Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZA V LJUBLJANI
FAKULTETA ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO
Gregor Škaper
SIMULACIJA OMREŢJA MPLS
DIPLOMSKO DELO NA
UNIVERZITETNEM ŠTUDIJU
Mentor: prof. dr. Nikolaj Zimic
Ljubljana, 2012
I Z J A V A O A V T O R S T V U
diplomskega dela
Spodaj podpisani Gregor Škaper,
z vpisno številko 63050112,
sem avtor diplomskega dela z naslovom:
SIMULACIJA OMREŢJA MPLS
S svojim podpisom zagotavljam, da:
sem diplomsko delo izdelal samostojno pod mentorstvom
prof. dr. Nikolaja Zimica
so elektronska oblika diplomskega dela, naslov (slov., angl.), povzetek (slov., angl.) ter
ključne besede (slov., angl.) identični s tiskano obliko diplomskega dela
soglašam z javno objavo elektronske oblike diplomskega dela v zbirki »Dela FRI«.
V Ljubljani, dne 14.5.2012 Podpis avtorja:
Zahvala
Iskreno se zahvaljujem mentorju, prof. dr. Nikolaju Zimicu, za potrpeţljivost, motivacijo,
strokovno pomoč in vse napotke pri pisanju diplomskega dela.
Posebna zahvala je namenjena moji druţini in partnerki, ki so mi skozi celoten študij stali ob
strani in mi nudili podporo.
Zahvala gre tudi vsem ostalim, ki so na kakršen koli način pripomogli k nastanku
diplomskega dela.
KAZALO
Povzetek ..................................................................................................................................... 1
Abstract ..................................................................................................................................... 2
1 Uvod ................................................................................................................................... 3
2 Računalniško omreţje ...................................................................................................... 4
2.1 Referenčni model OSI ................................................................................................. 4
2.1.1 Opis plasti v referenčnem modelu OSI................................................................. 5
2.1.2 Model OSI in komunikacija med napravami ........................................................ 6
2.2 Referenčni model TCP/IP ............................................................................................ 7
2.3 Omreţje z internetnim protokolom (IP) ....................................................................... 7
2.3.1 Protokol IP ............................................................................................................ 7
2.3.1.1 Paket IP ......................................................................................................... 8
2.3.1.2 Naslavljanje v omreţju IP ............................................................................. 8 2.3.1.3 Usmerjanje v omreţju IP ............................................................................... 8 2.3.1.4 Usmerjevalnik ............................................................................................... 9 2.3.1.5 Usmerjevalna tabela .................................................................................... 10
2.3.2 Usmerjevalni protokoli ....................................................................................... 10
2.3.2.1 Protokol OSPF ............................................................................................ 10
2.3.2.2 Protokol BGP .............................................................................................. 11 2.3.3 Problem omreţij z internetnim protokolom........................................................ 11
3 MPLS (ang. Multiprotocol Label Switching) ............................................................... 11
3.1 Uvrstitev MPLS v referenčni model OSI .................................................................. 12
3.2 Arhitektura MPLS ...................................................................................................... 13
3.2.1 Ločitev kontrolne in podatkovne ravnine ........................................................... 13
3.2.2 Glava MPLS ....................................................................................................... 13
3.2.3 Labela MPLS ...................................................................................................... 14
3.2.4 Ekvivalentni razred posredovanja ...................................................................... 14
3.2.5 Pot LSP ............................................................................................................... 15
3.2.6 Usmerjevalniki v omreţju MPLS ....................................................................... 15
3.3 Signalizacijski protokoli ............................................................................................ 16
3.3.1 Protokol LDP ...................................................................................................... 16
3.3.2 Protokol CR-LDP ............................................................................................... 17
3.3.3 Protokol RSVP ................................................................................................... 18
3.4 Distribucija label ........................................................................................................ 18
3.5 Delovanje omreţja MPLS .......................................................................................... 20
4 Aplikacije na osnovi protokola MPLS .......................................................................... 21
4.1 Prometni inţeniring .................................................................................................... 21
4.1.1 Prometni inţeniring v omreţju IP ....................................................................... 21
4.1.2 Prometni inţeniring s protokolom MPLS ........................................................... 22
4.2 Kakovost storitev ....................................................................................................... 23
4.3 Navidezna zasebna omreţja ....................................................................................... 26
4.3.1 Navidezna zasebna omreţja MPLS na tretji plasti ............................................. 26
4.3.2 Navidezna zasebna omreţja MPLS na drugi plasti ............................................ 27
5 Primerjava omreţja IP in omreţja MPLS .................................................................... 28
6 Vrednotenje računalniških omreţij ............................................................................... 29
6.1 Simulacija računalniškega omreţja............................................................................ 30
6.2 Omreţni simulatorji za simulacijo računalniških omreţij ......................................... 31
7 Omreţni simulator NS-2 ................................................................................................ 32
7.1 Zgradba NS-2 ............................................................................................................. 32
7.2 Modul MPLS v NS-2 ................................................................................................. 33
7.2.1 Arhitektura vozlišča MPLS ................................................................................ 33
7.2.2 Modeli za razširjanje label v modulu MPLS ...................................................... 34
7.2.3 Ukazi za simulacijo omreţja MPLS ................................................................... 35
8 Metoda dela za izvajanje simulacije z NS-2 ................................................................. 38
8.1 Določitev gradnikov topologije omreţja ................................................................... 38
8.2 Generiranje omreţnega prometa ................................................................................ 40
8.3 Sledenje omreţnega prometa ..................................................................................... 41
8.4 Animacijsko orodje NAM ......................................................................................... 42
8.5 Analiza simulacije omreţnega prometa ..................................................................... 43
8.6 Parametri kakovosti storitev ...................................................................................... 44
9 Simulacije omreţja in analiza rezultatov ..................................................................... 46
9.1 Simulacija protokola MPLS ....................................................................................... 48
9.2 Simulacija prometnega inţeniringa ........................................................................... 49
9.2.1 Eksperiment 1 ..................................................................................................... 51
9.2.2 Eksperiment 2 ..................................................................................................... 58
9.2.3 Eksperiment 3 ..................................................................................................... 64
9.2.4 Eksperiment 4 ..................................................................................................... 69
10 Zaključek ......................................................................................................................... 74
Dodatek A: Seznam slik ......................................................................................................... 75
Dodatek B: Seznam tabel ....................................................................................................... 77
Literatura in viri ..................................................................................................................... 78
Kratice in simboli
ATM: Asynchronous Transfer Mode
BA: Behavior Aggregate
BB: Backbone Router
BGP: Border Gateway Protocol
BO: Branch Office
CBR: Constant Bit Rate
CoS: Class of Service
CR-LDP: Constraint-based Routing Label Distribution Protocol
DS: Differentiated Services
DSCP: Differentiated Services Code Point
EGP: Exterior Gateway Protocol
ERB: Explicit Routing Base
ER-LSP: Explicitly Routed LSP
E-LSP: EXP-inferred-PSC LSP
FEC: Forwarding Equivalence Class
FIB: Forwarding Information Base
FIFO: First in, first out
FR: Frame Relay
FTP: File Transfer Protocol
HTTP: Hyper-Text Transfer Protocol
IETF: Internet Engineering Task Force
IGP: Interior Gateway Protocol
IP: Internet Protocol
IPSec: IP Security
IPTV: Internet Protocol TV
IPv4: Internet Protocol Version 4
IPv6: Internet Protocol Version 6
IS: Integrated Services
LDP: Label Distribution Protocol
LIB: Label Information Base
LER: Label Edge Router
LSP: Label Switched Path
LSR: Label Switch Router
L-LSP: Label-only-inferred-PSC LSP
MPLS: Multiprotocol Label Switching
MP-BGP: Multi Protocol BGP
MTU: Maximum Transmission Unit
OSI: Open Systems Interconnection
OSPF: Open Shortest Path First
PFT: Partial Forwarding Table
PHB: Per Hop Behaviour
PHP: Penultimate Hop Popping
QoS: Quality of Service
RIP: Routing Information Protocol
RSVP: Resource Reservation Protocol
SNMP: Simple Network Management Protocol
TCP: Transmission Control Protocol
ToS: Type of Service
TTL: Time-To-Live
UDP: User Datagram Protocol
VoIP: Voice over IP
VPN: Virtual Private Network
VRF: Virtual Route Forwarding
1
Povzetek
V diplomskem delu smo obravnavali protokol MPLS, ki je pomembna nadgradnja omreţja IP.
Omreţje IP, ki ima implementiran protokol MPLS, se imenuje omreţje MPLS. Glavna ideja
protokola MPLS je, da se v nepovezavno orientirano omreţje IP vpelje povezavno orientiran
princip, to pomeni, da se pred prenosom IP-paketov vzpostavi povezava med končnima
vozliščema. S tem se izboljšata hitrost in zanesljivost prenosa IP-paketov. Pomembna
funkcionalnost protokola MPLS je prometni inţeniring, s katerim se zagotovi preusmeritev
prometnih tokov na ţelene poti v omreţju, to pa omogoča razbremenitev omreţja in
optimalno izrabo omreţnih virov. V eksperimentalnem delu smo s simulacijo omreţja IP in
omreţja MPLS preverili vpliv protokola MPLS na delovanje omreţja IP. Implementacija
simulacijskih modelov in izvajanje simulacije sta potekala s pomočjo omreţnega simulatorja
NS-2. Simulacijske modele smo implementirali v programskem jeziku OTcl. Največ
pozornosti smo posvetili simulaciji prometnega inţeniringa. Za omreţje IP in omreţje MPLS
smo skozi simulacijo spremljali parametre kakovosti storitev, kot so zakasnitev,
spremenljivost zakasnitve (jitter) in prepustnost. Simulacije smo izvajali za različne
obremenitve omreţja in za različne vrste omreţnega prometa. Za pridobivanje rezultatov
simulacij smo uporabili programski jezik AWK. Dobljeni rezultati simulacij so bili v skladu s
pričakovanji, razen nekaterih zanimivih pojavov, ki pa smo jih ustrezno ovrednotili.
Ključne besede: omreţje IP, protokol MPLS, prometni inţeniring, omreţni simulator NS-2,
simulacija
2
Abstract
The thesis deals with the MPLS protocol, which represents an important upgrade of an IP
network. An IP network which uses MPLS protocol is called an MPLS network. The main
idea behind the MPLS protocol is the connection-oriented principle which is brought into a
connectionless-oriented IP network, which means that a path is established between two end
nodes before IP-packets are transferred. This improves the speed and reliability of IP-packet
transmission. An important feature of MPLS protocol is traffic engineering. With traffic
engineering the network traffic is redirected to the desired path in the network which provides
less network load and optimal utilization of network resources. The experimental part of the
study was aimed at simulating the IP network and MPLS network to check the impact of
MPLS protocol on the operation of an IP network. The implementation of simulation models
and the simulation process were performed using a network simulator NS-2. Simulation
models were implemented with the OTcl programming language. In experimental work we
focused on the simulation of traffic engineering. In the course of the simulation, we monitored
certain quality of service parameters, e.g. delay, delay variation (jitter), and throughput. The
simulation was carried out for different network loads and different types of network traffic.
The simulation results, which were obtained using the AWK programming language, were in
accordance with our expectations, except for a small number of interesting phenomena, which
were properly evaluated.
Keywords: IP network, MPLS protocol, traffic engineering, network simulator NS-2,
simulation
3
1 Uvod
Danes si teţko predstavljamo ţivljenje brez interneta. Na začetku je internet uporabnikom
omogočal le izvajanje enostavnih aplikacij, kot so brskanje po spletnih straneh, pošiljanje
elektronske pošte in podatkovnih datotek. Z razvojem interneta, vedno večjim porastom
uporabnikov in naraščanjem njihovih potreb ter pričakovanj so se pojavile nove aplikacije, kot
so VoIP (ang. Voice over IP), IPTV (ang. Internet Protocol TV) in multimedija, ki
uporabnikom interneta poleg pregleda besedilnih vsebin omogočajo tudi ogled video in
zvočnih vsebin. Z novimi aplikacijami se je povečala količina omreţnega prometa in pojavile
so se stroge zahteve glede prenosnih parametrov. Pri tem se je tradicionalno omreţje IP, ki
usmerja IP-pakete od izvora do ponora, izkazalo za neučinkovito. Z rastjo količine omreţnega
prometa v omreţju IP so se začeli pojavljati problemi, povezani z zasičenjem omreţja, s
predolgimi odzivnimi časi in z izgubami IP-paketov. Problemi se v omreţju IP pojavljajo
predvsem zaradi načina prenosa, ker se IP-paketi med usmerjevalniki prenašajo nepovezavno
(ang. conectionless). Vsak usmerjevalnik se mora na podlagi naslova v glavi IP-paketa sam
odločati o nadaljnjem usmerjanju IP-paketov skozi omreţje IP. Slednje je izredno kompleksna
in potratna procedura, ki za posredovanje velike količine omreţnega prometa porabi preveč
časa in tako zmanjšuje zmogljivost omreţja. Če ţelimo povečati zmogljivost omreţja IP in
tako omogočiti nemoteno delovanje aplikacij, je omreţje IP treba nadgraditi z novimi
tehnologijami. Ena izmed takih tehnologij je protokol MPLS, ki se je v praksi ţe izkazal za
zelo uporabnega in ga v polni meri uporabljajo ponudniki internetnih storitev. Protokol MPLS
poleg hitrejšega prenosa podatkov omogoča tudi pomembno funkcionalnost, kot je prometni
inţeniring, s katerim se optimizira delovanje omreţja IP in poveča kakovost storitev za
aplikacije, ki delujejo v realnem času.
Preden se je protokol MPLS popolnoma uveljavil v realnem omreţju IP, je bilo treba preveriti
njegov vpliv na zmogljivost omreţja IP in preizkusiti funkcionalnosti, ki jih omogoča. V ta
namen se uporabi simulacija, ki pomeni pomembno metodo na področju raziskav omreţij za
preskušanje novih protokolov in sprememb obstoječih protokolov. Simulacija omreţja je zelo
koristna za razumevanje delovanja omreţja ter je nepogrešljiv in izredno pomemben faktor pri
nadgradnji telekomunikacijskih omreţij z novimi tehnologijami in protokoli. Simulacija igra
ključno vlogo pri vrednotenju zmogljivosti omreţja v fazi načrtovanja, ker pridobimo na dveh
pomembnih vidikih [30]. Prvi izmed vidikov je, da nam za preizkušanje lastnosti protokola in
njegove zmogljivosti ni treba zasesti realnega omreţja. Drugi vidik se nanaša na uporabnike,
saj slednji lahko opravljajo svoje naloge nemoteno in neodvisno od izvajanja simulacij. Tako
lahko vzporedno poganjamo simulacije in pridobivamo pomembne podatke. V današnjem
času sta testiranje in analiziranje velikih in kompleksnih omreţij v realnem okolju velik
stroškovni zalogaj, zato se pogosto uporabljajo simulacijska orodja, s katerimi se dobi
pomembne informacije o zmogljivosti omreţij. Predvsem na račun kompleksnosti omreţij se
je v zadnjem času uporaba simulacijskih orodij bistveno povečala.
Cilj diplomske naloge je preveriti vpliv protokola MPLS na delovanje omreţja IP z
izvajanjem simulacije s pomočjo omreţnega simulatorja NS-2. Pri tem se bomo osredotočili
na simulacijo prometnega inţeniringa, pri čemer bomo v omreţju MPLS vzpostavili
eksplicitno pot. Simulacijo prometnega inţeniringa bomo izvajali z različno obremenitvijo
omreţja. Za omreţje IP in omreţje MPLS bomo skozi simulacijo spremljali parametre
kakovosti storitev, ki so pomembni za kvaliteten prenos podatkov med aplikacijami in
omreţji.
4
2 Računalniško omreţje
Računalniško omreţje lahko definiramo kot sistem med seboj povezanih neodvisnih naprav
(računalniki, telefoni, tiskalniki itd.). V računalniško omreţje se lahko povezuje dve ali več
naprav. Naloga omreţij je komunikacija in izmenjava podatkov med napravami. Za pravilno
komuniciranje vseh naprav v omreţju morajo vse uporabljati enake komunikacijske
protokole. Ti določajo pravila in način komunikacije med napravami. Komunikacijski
protokol je strukturiran v obliki različnih dogovorov, postopkov in sporočil, ki vodijo in
opravljajo prenos informacij v omreţju. Osnovna pravila za komunikacijo med omreţji
predstavlja referenčni model OSI. Vsaka plast referenčnega modela OSI predstavlja različno
raven komunikacije.
2.1 Referenčni model OSI
Referenčni model OSI je najbolj poznan reprezentativen model za izmenjavo podatkov v
omreţju. Velja za osnovni arhitekturni model za omreţno komunikacijo med računalniki.
Referenčni model OSI deli omreţno komunikacijo v sedem plasti. Vsaka plast pokriva
različne omreţne funkcije. Konkretno so zgornje plasti modela OSI odgovorne za prenos
podatkov k uporabniku, spodnje pa za povezovanje med omreţnimi elementi [11]. Poleg
modela OSI poznamo še model TCP/IP, ki temelji na referenčnem modelu OSI in je sestavljen
iz štirih plasti. Primerjavo nivojev teh dveh modelov prikazuje slika 1.
Slika 1: Primerjava plasti referenčnega modela OSI in TCP/IP [11]
Aplikacijska plast
Predstavitvena plast
Transportna plast
Omrežna plast
Povezavna plast
Fizična past
Plast seje
Aplikacijska plast
Transportna plast
Internetna plast
Omrežna plast
5
2.1.1 Opis plasti v referenčnem modelu OSI
Referenčni model OSI je razdeljen na sedem plasti, kjer vsaka izmed plasti opravlja določeno
funkcijo [9].
Fizična plast skrbi za dejanski prenos informacijskih signalov po komunikacijskem kanalu.
Osnovna in najmanjša enota prenosa informacije je bit. Fizična plast definira električne in
mehanske lastnosti mreţnih naprav. Določa tudi povezavo med omreţno napravo in
prenosnim medijem (bakreni in optični kabel). Fizična plast skrbi za pretvorbo binarne
informacije v električne signale.
Povezavna plast prenaša podatkovne okvire (ang. Frame) med dvema omreţnima
napravama, ki sta povezani s prenosnim medijem. Osnovna naloga te plasti je zagotavljanje
pravilnega prenašanja podatkov. Temeljne funkcije povezavne plasti so: razvrščanje bitov v
podatkovne okvire, sinhronizacija okvirov in zaznavanje ter odpravljanje napak, ki se pojavijo
pri prenosu podatkov. Danes najbolj razširjeni protokol povezavne plasti je protokol
Ethernet1. Poznamo še protokola ATM in Frame Relay (FR)
2, ki sta bila priljubljena v
preteklosti.
Omreţna plast predstavlja obseg celotnega omreţja. Glavna naloga omreţne plasti je
usmerjanje paketov proti cilju. Omreţna plast skrbi za pravilno potovanje paketov različnih
dolţin po različnih poteh in obsega fragmentacijo ter defragmentacijo paketov. Na tej plasti
delujejo usmerjevalniki, ki usmerjajo promet in določajo poti v omreţju. Najbolj znan
protokol omreţne plasti je protokol IP. Danes se uporablja protokol IP različice 4 (IPv4),
kmalu pa ga bo nadomestila različica 6 (IPv6).
Transportna plast skrbi za prenos sporočila kot celote, vzpostavi povezavo med končnima
točkama v omreţju (tj. računalnikoma), nadzoruje tok podatkov in trajanje podatkovne
povezave. Protokola transportne plasti sta na primer UDP in TCP. Protokol UDP je
nepovezovalni protokol transportne plasti, ki ne zagotavlja zanesljivega prenosa podatkov. V
nasprotju s protokolom UDP je protokol TCP povezavni protokol, ki zagotavlja zanesljiv
prenos podatkov.
Plast seje vzpostavi, vzdrţuje in prekine komunikacijsko sejo med aplikacijama. V primeru
izgubljene povezave vzpostavi novo povezavo in prenos nadaljuje v točki, kjer je bil
prekinjen.
Predstavitvena plast je del operacijskega sistema in omogoča pretvarjanje podatkov v tako
obliko, da bodo uporabni v trenutnem računalniškem okolju. Naloge predstavitvene plasti so
stiskanje, raztezanje, šifriranje, dešifriranje itd.
Aplikacijska plast je vmesnik med končnim uporabnikom in komunikacijskim omreţjem.
Aplikacijska plast sodeluje z aplikacijami (spletni brskalnik, elektronska pošta itd.), ki
predstavljajo podatke in le-te prevzemajo od ostalih uporabnikov. Najbolj znani protokoli
aplikacijske plasti so HTTP, FTP in SNMP.
1 Ethernet je definiran po standardu IEE 802.3 in je najpopularnejši protokol za lokalna omreţja.
2 ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) in Frame Realy sta tehnologiji za napreden način preklapljanja
2 ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) in Frame Realy sta tehnologiji za napreden način preklapljanja
paketov.
6
2.1.2 Model OSI in komunikacija med napravami
Če ţelimo vzpostaviti komunikacijo med dvema napravama (npr. računalnikoma), se moramo
drţati določenih pravil. Osnovni standard, ki predpisuje ta pravila in po katerem poteka
komunikacija med dvema računalnikoma, je referenčni model OSI. Podatek, ki se prenaša iz
aplikacije na enem računalniku v aplikacijo na drugem računalniku, potuje skozi sedem plasti
modela OSI, kot je prikazano na sliki 2.
Slika 2: Komunikacija med dvema računalnikoma
Vsaka komunikacija med dvema računalnikoma se začne v aplikacijski plasti oddajnika, ko
pošljemo podatek v omreţje. Podatek potuje navzdol po protokolnem skladu modela OSI. Pri
tem ga vsaka izmed plasti uokviri s krmilnimi podatki oziroma z glavo (ang. header). Vsaka
plast podatek obravnava v skladu s svojo funkcijo v modelu, kot na primer podatek na
aplikacijski plasti, segment na transportni plasti, paket na omreţni plasti itd. Postopek se
imenuje enkapsulacija. Tako je v končni fazi podatek ovit v sedem okvirov. To prikazuje slika
3. Na prejemnikovi strani se postopek ponovi v nasprotnem vrstnem redu, kjer se v procesu
deenkapsulacije na vsaki izmed plasti odstrani eden izmed okvirov. Prejemnikova aplikacija
sprejme izvirne podatke oddajnika na sedmi (aplikacijski) plasti [10].
Slika 3: Vsaka plast podatkovnemu okviru pripne še svoje zaglavje [11]
Aplikacijska plast
Predstavitvena plast
Transportna plast
Povezavna plast
Plast seje
Omrežna plast
Fizična past
7
2.2 Referenčni model TCP/IP
Referenčni model TCP/IP je postal za razliko od referenčnega modela OSI de facto standard.
Nastal je leta 1979 na ameriškem ministrstvu za obrambo za potrebe njihovega omreţja
ARPANET. Referenčni model TCP/IP se imenuje po najpomembnejših protokolih TCP in IP.
Razdeljen je na štiri plasti, kot je prikazano na sliki 1. Aplikacijska in transportna plast
referenčnega modela TCP/IP funkcionalno ustrezata enakima plastema v referenčnem modelu
OSI. Internetna plast referenčnega modela TCP/IP ustreza omreţni plasti referenčnega modela
OSI. Spodnji dve plasti referenčnega modela OSI sta zdruţeni v eno plast referenčnega
modela TCP/IP, ki pomeni povezavo med računalnikom in omreţjem. Plast seje in
predstavitvena plast referenčnega modela OSI nista realizirani v modelu TCP/IP.
2.3 Omreţje z internetnim protokolom (IP)
V omreţju se najpogosteje uporablja protokol IP za prenos podatkov znotraj posameznih
omreţij in med omreţji, ki temeljijo na različnih prenosnih tehnologijah. Omreţja z
internetnim protokolom so postala nekakšen konvergenčni sloj za storitve (aplikacije) nad
njim in za omreţja (tehnologije) pod njim [4]. V nadaljevanju se osredotočamo na omreţno
plast modela OSI, ki zagotavlja usmerjanje paketov v omreţju. Osnovna podatkovna enota na
omreţni plasti je paket (IP-paket).
2.3.1 Protokol IP
Protokol IP je najpomembnejši komunikacijski protokol. Osnovna naloga protokola IP je
usmerjanje prometa od izvora do ponora na podlagi internetnega naslova. Usmerjanje izvaja
usmerjevalnik s pomočjo usmerjevalne tabele. Ostale naloge, ki jih zagotavlja protokol IP, so
naslavljanje omreţnih naprav, fragmentacija (razgradnja), defragmentacija (ponovno
zdruţevanje) in sporočanje o delovanju omreţja IP [22]. Njegova uspešnost temelji predvsem
na njegovi robustnosti in preprostosti. Prva različica protokola IP je IPv4 (ang. Internet
Protocol Version 4), čeprav se aktivno uvaja protokol IPv6 (ang. Internet Protocol Version 6).
Splošno gledano – s protokolom IPv6 se razširi naslovni prostor protokola IPv4 z 32 bitov na
128 bitov.
Protokol IP je nepovezavno orientiran protokol. To pomeni, da se pred prenosom podatkov ne
vzpostavi nikakršna povezava med končnima vozliščema. Podatki se preprosto predajo
omreţju IP, ki poskrbi za dostavo le-teh na cilj. To pomeni, da se vsak paket v omreţju
obravnava neodvisno in ločeno od drugih. S tem pridemo do nezanesljivega delovanja
omreţja IP, to pa pomeni, da se paketi na poti lahko izgubijo ali okvarijo [2].
Protokol IP ne vključuje mehanizmov za zanesljiv in kvaliteten prenos po omreţju. Deluje po
načelu najboljše moţne dostave (ang. best effort) paketov. Omreţje paketov ne bo zavrglo
samovoljno, brez pravega vzroka, ampak se bo to zgodilo zaradi preobremenjenosti
(zasičenosti) omreţja. V splošnem velja, da so pri manjših obremenitvah omreţja zakasnitve
majhne, pri večjih pa postanejo velike in nepredvidljive [22].
8
2.3.1.1 Paket IP
Skozi omreţje IP se vsaka informacija pošlje kot paket (IP-paket). Paket je zaokroţena celota,
ki je sestavljena iz glave paketa (zaglavja) in podatkovnega dela. Na sliki 4 je predstavljena
glava paketa.
Slika 4: Glava paketa [11]
Najpomembnejša podatka v glavi paketa sta prejemnikov (izvorni) in pošiljateljev (ponorni)
logični naslov. V svojem bistvu IP namreč določa, kam paket potuje in od kod prihaja.
Pomembno vlogo ima tudi fragmentacijski bit (ang. fragmentation bit), ki nam pove, ali je
paket zaradi zdruţljivosti med heterogenimi omreţji razstavljen na več delov. Protokol IP
omogoča fragmentacijo podatkov in tako podpira podatkovno povezavo omreţij z različno
maksimalno povezovalno velikostjo (ang. Maximum Transmission Unit – MTU). Pomembno
vlogo ima tudi polje ToS (ang. Type of Service), s katerim se paketi razvrščajo glede na
zahtevano kakovost storitev [11].
2.3.1.2 Naslavljanje v omreţju IP
Paketi se prenašajo od izvorne do ciljne naprave na podlagi naslovov. Vsaka naprava v
omreţju IP ima unikaten naslov. Naslov IP je dolg 32 bitov in je sestavljen iz štirih 8-bitnih
polj, imenovanih okteti. Okteti so ločeni s piko in predstavljajo decimalno število med 0 in
255. Naslov IP je razdeljen na omreţni del in del naprave. Mejo med tema dvema deloma
določa omreţna maska (ang. netmask). Za primer si poglejmo naslov IP 192.168.12.55, ki
ima omreţno masko 255.255.0.0. To pomeni, da prvi del naslova 192.168 označuje omreţje,
zadnji del 12.55 pa napravo v tem omreţju.
2.3.1.3 Usmerjanje v omreţju IP
Usmerjanje (ang. routing) je proces vodenja paketa od njegovega vira, skozi medomreţja (npr.
internet ali drugo prostrano omreţje) do njegovega končnega cilja [24]. Usmerjanje se izvaja
za vsak paket posebej. Usmerjanje je sestavljeno iz dveh osnovnih aktivnosti: določanja poti
usmerjanja in posredovanja paketov skozi omreţje. Informacijo o usmerjanju vsebujejo
usmerjevalne tabele. Te informacije so odvisne od usmerjevalnega algoritma, ki ga uporablja
usmerjanje. Cilj usmerjevalnega algoritma je izbira najboljše poti. Usmerjanje lahko poteka
statično in dinamično [14].
9
Statično usmerjanje se izvaja na osnovi v naprej nastavljene usmerjevalne tabele, v katero so
vneseni podatki o poti. Izvajanje po nastavljeni poti se nadaljuje, dokler ne vnesemo podatka
o spremembi poti. S statičnim usmerjanjem se omreţje ne more odzivati na napake v omreţju.
V primeru napake na usmerjevalniku postane pot do končnega cilja nedefinirana. Napaka je
lahko posledica izgube podatka v usmerjevalni tabeli za določene segment oziroma napaka v
komunikacijski povezavi.
Dinamično usmerjanje uporablja usmerjevalne protokole za avtomatično osveţevanje
usmerjevalnih tabel. Pri dinamičnem usmerjanju se usmerjevalne tabele ustvarijo samodejno.
Z dinamičnim usmerjanjem najdemo najboljše poti v omreţju. Izberemo jih glede na
usmerjevalne metrike, kot so na primer pasovna širina, cena povezave, zakasnitev in število
skokov.
Usmerjanje deluje po načelu "skok-za-skokom" (ang. hop-by-hop). To pomeni, da se pot za
prenos paketov skozi omreţje določa sproti. Usmerjevalnik z uporabo usmerjevalne tabele
določi naslednji skok (usmerjevalnik) za vsak IP-paket posebej. IP-paket se usmerja na
podlagi ciljnega naslova v glavi IP-paketa. Vsakemu IP-paketu se na vsakem usmerjevalniku
(R1, R2, R3, R4) pregleda glava IP-paketa. Na podlagi usmerjevalne tabele se določi
naslednja naprava. Proces pregledovanja glave in določanja naslednje naprave, kamor se
posreduje IP-paket, se ponavlja, dokler IP-paket ne prispe do cilja. Postopek preprostega
usmerjanja in pot (črtkana črta), po kateri potuje IP-paket, prikazuje slika 5.
Slika 5: Preprosto usmerjanje v omreţju IP
2.3.1.4 Usmerjevalnik
Usmerjevalnik je naprava, ki povezuje dve ali več omreţij ter tvori medomreţje. Naloga
usmerjevalnika je zbiranje in vzdrţevanje informacij o topologiji omreţja. Na podlagi teh
informacij usmerja izbrane pakete na izbrane naslove. Svoje naloge opravlja na omreţni plasti
v referenčnem modelu OSI. Usmerjevalnik pri posredovanju prometa proti cilju uporablja
ciljni naslov in usmerjevalne tabele. Tabele se lahko nastavijo ročno, lahko pa se zgradijo
samodejno s pomočjo dinamičnih usmerjevalnih protokolov. Vsak usmerjevalnik v omreţju
IP opravlja proces usmerjanja za vsak paket posebej.
10
2.3.1.5 Usmerjevalna tabela
Usmerjevalna tabela je spisek "najboljših poti" (pogosto edinih poti). V tabeli je shranjena
informacija o omreţjih, ki so neposredno priključena na vmesnike usmerjevalnika. Tabela
vsebuje informacijo o poteh do omreţij, ki jih je administrator bodisi vpisal ročno (statično)
bodisi se jih je usmerjevalnik "naučil" s pomočjo dinamičnih usmerjevalnih protokolov [24].
Usmerjevalna tabela je shranjena v pomnilniku usmerjevalnika. Usmerjevalnik shrani v
usmerjevalno tabelo najboljše razpoloţljive povezave, ki jih sporoča usmerjevalni protokol.
Na podlagi informacij v usmerjevalni tabeli usmerjevalnik usmerja pakete. Usmerjevalne
tabele so lahko zgrajene s pomočjo usmerjevalnih protokolov.
2.3.2 Usmerjevalni protokoli
Usmerjevalni protokol gradi in dopolnjuje (osveţuje) usmerjevalne tabele. Usmerjevalni
protokoli ne sodelujejo pri prenosu podatkov. Njihova naloga je aţuriranje in zapisovanje
informacij o povezavah v omreţju. Informacije o povezavah se razširjajo med usmerjevalniki
in so potrebne za izračun optimalne poti v omreţju. Usmerjevalni protokoli izvajajo
usmerjevalne algoritme, ki izračunajo ustrezne poti v omreţju.
Usmerjevalne protokole delimo na notranje usmerjevalne protokole (ang. Interior Gateway
Protocol – IGP) in zunanje usmerjevalne protokole (ang. Exterior Gateway Protocol – EGP).
V notranjih omreţjih, kot so lokalna omreţja, se izvajajo usmerjevalni protokoli IGP, v
zunanjih omreţjih pa usmerjevalni protokoli EGP. Najbolj znana notranja usmerjevalna
protokola, ki temeljita na osnovi stanja povezav (ang. link state), sta OSPF (ang. Open
Shortest Path First). Primer zunanjega usmerjevalnega protokola je BGP (ang. Border
Gateway Protocol).
2.3.2.1 Protokol OSPF
Protokol OSFP je najbolj razširjen notranji usmerjevalni protokol v omreţjih IP. Razvit je bil
s strani IETF (ang. Internet Engineering Task Force) zaradi pomanjkljivosti protokola RIP
(ang. Routing Information Protocol). Glavni pomanjkljivosti protokola RIP sta premajhna
robustnost in neučinkovitost pri iskanju alternativnih poti po omreţju. Protokol OSPF deluje
znotraj avtonomnega sistema – usmerjevalne domene. Zbira podatke o stanju povezav med
usmerjevalniki in shranjuje topologijo omreţja. Za delovanje uporablja algoritem SPF (ang.
Shortest Path First). OSPF se na spremembe v omreţju odziva hitro in učinkovito, ker takoj
sporoči spremembo sosednjim usmerjevalnikom in pošlje le del (ne celotne) usmerjevalne
tabele, kjer so se zgodile spremembe. Omreţje OSPF se lahko razdeli na usmerjevalna
področja (ang. area). S tem se poenostavi administracija, optimizira promet ter zmanjša
obremenjenost resursov. Področja se identificirajo z 32-bitnimi števili, kot je to v primeru
naslova IPv4. Protokol OSPF za izmenjavo podatkov o stanju povezav ne uporablja
transportnega protokola TCP kot na primer protokol BGP. OSPF uporablja naslov za
oddajanje več prejemnikom (ang. multicast) zaradi prenosa poti na povezavah razpršenega
oddajanja. Pri protokolu OSPF je za komunikacijo med usmerjevalniki mogoče vklopiti
dodatno avtentikacijo. Tako se lahko samo znani usmerjevalniki z uporabo gesla vključijo v
usmerjanje OSPF [27].
11
2.3.2.2 Protokol BGP
Protokol BGP je zunanji usmerjevalni protokol, ki se uporablja za komunikacijo med
avtonomnimi sistemi. Avtonomni sistem je skupek naprav (npr. usmerjevalnikov). Protokol
BGP je opisan kot protokol, ki uporablja vektor poti, s katerim pozna celotno omreţje. Na
osnovi vektorja poti določi najustreznejšo povezavo med omreţji. Protokol BGP se o
najboljših poteh odloča na osnovi parametra pot, ki je zapis avtonomnih sistemov za določeno
potovanje smeri. Manjše kot je število zapisov v parametru poti, krajša je pot do cilja. Sistemi
BGP si med seboj izmenjujejo omreţne informacije, ki vključujejo popolne poti avtonomnih
sistemov. Promet mora prepotovati popolne poti avtonomnih sistemov, da doseţe definirane
cilje (določena omreţja) [26].
2.3.3 Problem omreţij z internetnim protokolom
Pri preprostih omreţjih z internetnim protokolom proces usmerjanja ne predstavlja nobenega
problema. Problem se pojavi pri velikih količinah omreţnega prometa in kompleksnih
omreţjih, ker se mora pregledovati glava IP-paketa na vsakem vozlišču. Pot za prenos
IP-paketov namreč ni določena vnaprej in se vzpostavlja sproti. Za vsak IP-paket, ki potuje
skozi omreţje, mora usmerjevalnik izvesti enak proces za iskanje naslednjega vozlišča. To je
izredno kompleksna in potratna procedura, ki za posredovanje IP-paketov porabi več časa in
tako zmanjšuje zmogljivost omreţij. Omreţje s protokolom IP je nezanesljivo, nepovezavno
orientirano paketno omreţje, ki ga je mogoče optimizirati tako, da v omreţje IP vpeljemo
tehnologijo MPLS.
3 MPLS (ang. Multiprotocol Label Switching)
MPLS je tehnologija (protokol), ki v obstoječa nepovezavno usmerjena omreţja IP vpelje
povezavno usmerjen princip. Povezavno usmerjen princip pomeni, da se pred prenosom
podatkov vzpostavi povezava (pot) med končnima vozliščema. Na sliki 6 je prikazana
vzpostavljena pot skozi omreţje MPLS z rdečo barvo. Povezava se vzpostavi za vsak prenos
podatkov skozi omreţje.
Slika 6: Vzpostavitev povezave v omreţju MPLS [25]
12
Za prenos podatkov po vnaprej vzpostavljeni poti je potrebna labela (labela MPLS). Labela se
dodeli vsakemu IP-paketu v vhodnem vozlišču na robu omreţja MPLS. Znotraj omreţja se
potem IP-paketi posredujejo le na osnovi labele, ki se zamenja v vsakem vozlišču. Tako ni
potreben vpogled v glavo IP-paketov v vsakem vozlišču na njegovi poti. Z labelo se prihrani
čas, ki bi ga potrebovalo vozlišče za analizo glave IP-paketa. Prenos podatkov postane
hitrejši, saj s tem odpadeta "dolgotrajno" procesiranje in usmerjanje IP-paketa v vsakem
vozlišču.
Tehnologija MPLS ne nadomešča klasičnega usmerjanja IP, ampak deluje z obstoječimi
usmerjevalnimi tehnologijami (protokoli). To pomeni, da v obstoječo infrastrukturo omreţja
IP lahko vpeljemo tehnologijo MPLS, ki bo omogočala hitro posredovanje IP-paketov na
osnovi label. Omreţja, kjer je izveden MPLS, se imenujejo omreţja IP/MPLS oziroma
omreţja MPLS. MPLS je tehnologija, ki zdruţuje zmogljivost in enostavnost usmerjanja
omreţne plasti skupaj z visoko hitrostjo preklapljanja povezavne plasti. Z MPLS pohitrimo
omreţni tok prometa IP-paketov in omogočimo funkcionalnosti, ki so bile v omreţju IP teţje
izvedljive. To so predvsem prometni inţeniring, navidezna zasebna omreţja in kakovost
storitev, ki bodo opisani v nadaljevanju.
3.1 Uvrstitev MPLS v referenčni model OSI
Protokol MPLS je neodvisen od protokolov omreţne in povezavne plasti, zato ga ne
uvrščamo v nobeno izmed plasti referenčnega modela OSI. Protokol MPLS uvrstimo med
omreţno in povezavno plastjo modela OSI ter ga obravnavamo kot protokol "2.5-plasti", kar
nazorno prikazuje slika 7.
7 Aplikacijska plast
6 Predstavitvena plast
5 Plast seje
4 Transportna plast
3 Omreţna plast
2.5 MPLS
2 Povezavna plast
1 Fizična plast
Slika 7: MPLS v referenčnem modelu OSI
MPLS ni protokol omreţne plasti, ker nima lastnega usmerjanja in naslavljanja. MPLS
uporablja IP-naslavljanje in usmerjanje (z razširitvami). Glede na standarde so mogoči tudi
drugi tipi naslavljanj in usmerjanj, vendar je praktično v uporabi samo IP. Prav tako MPLS ni
protokol povezavne plasti, ker lahko deluje prek različnih povezavnih tehnologij, kot sta na
primer Ethernet in ATM. MPLS ne predstavlja samostojne plasti v referenčnem modelu OSI,
ker nima enega samega formata [5].
13
3.2 Arhitektura MPLS
3.2.1 Ločitev kontrolne in podatkovne ravnine
V usmerjevalniku IP sta funkciji posredovanja in kontrole zdruţeni, zato je glavna ideja
protokola MPLS ločitev teh dveh funkcij. Protokol MPLS razdeli podatkovno (posredovalno)
in kontrolno (signalizacijsko) ravnino, to pa omogoča, da se oba segmenta razvijata neodvisno
drug od drugega.
Kontrolna ravnina skrbi za izmenjavo label in usmerjevalnih informacij med sosednjimi
vozlišči. Sestavljena je iz signalizacijskih in usmerjevalnih protokolov. Signalizacijski
protokoli kontrolne ravnine skrbijo za izmenjavo label in vzpostavljanje ter vzdrţevanje poti v
omreţju MPLS. V tej ravnini se iščejo najboljše poti po omreţju. Kontrolna ravnina si z
uporabo standardnih usmerjevalnih protokolov izmenjuje informacije med usmerjevalniki, ki
jih uporabi za gradnjo in vzdrţevanje usmerjevalnih tabel.
Podatkovna ravnina je preprost mehanizem za posredovanje dejanskega prometa
(IP-paketov). Za IP-pakete, opremljene z labelo, se v podatkovni ravnini uporablja tabela LIB
(ang. Label Information Base), s pomočjo katere se izvaja proces zamenjave label. Paket, ki ni
opremljen z labelo, se obdela kot normalen IP-paket s pomočjo tabele FIB (ang. Forwarding
Information Base).
3.2.2 Glava MPLS
Glava MPLS se doda vsakemu IP-paketu (slika 8), ki vstopi v omreţje MPLS. Proces
dodajanja glave MPLS se imenuje ovijanje (enkapsulacija) IP-paketa po protokolu MPLS.
Slika 8: Dodajanje glave MPLS
Glava MPLS se nahaja med glavo povezavne plasti in IP-paketom. V glavi MPLS je labela.
Vsebino glave MPLS in polja labele prikazuje slika 9. Glava MPLS se IP-paketu odstrani na
izhodu iz omreţja MPLS.
Slika 9: Glava MPLS
14
3.2.3 Labela MPLS
Labela je kratek identifikator z 32-bitno fiksno dolţino in identificira pot, po kateri bo paket
potoval. Labela, ki je dodana na začetek paketa, omogoča hitro posredovanje paketov. Na
osnovi label strojna oprema hitro preklaplja pakete med povezavami. Labela je veljavna samo
lokalno, to pomeni, da je uporabna in primerna za posamezno povezavo med sosednjimi
vozlišči. Nekatere storitve, ki temeljijo na protokolu MPLS, potrebujejo več kot eno labelo za
posredovanje paketa, opremljenega z labelo. Za te storitve se uporablja sklad label.
Labela je zgrajena iz štirih polj (slika 10):
– vrednosti labele, ki je shranjena v polju z dolţino 20 bitov;
– polja Exp z dolţino treh bitov, ki so namenjeni za dodeljevanje razreda storitev
(ang. Class of Service – CoS). S tem poljem se zagotovi kakovost storitev;
– bita S (ang. Stacking), ki označuje hierarhičnost sklada label. Bit S se nastavi na 1,
če je labela na dnu sklada label (zadnja labela v skladu), sicer se nastavi na 0;
– polja TTL (ang. Time To Live) z dolţino osmih bitov, ki predstavlja ţivljenjsko
dobo paketa. Polje TTL ima enako vlogo kot polje TTL v glavi IP-paketa, poleg
tega pa je namenjeno prepričevanju zankanja v omreţju MPLS. Pri prehodu paketa
skozi usmerjevalnik se vrednost TTL zmanjša za 1. Usmerjevalnik zavrţe paket,
ko vrednost TTL pade na 0.
Slika 10: Zgradba labele MPLS [1]
Tehnologija povezavne plasti kot je Ethernet ne podpira label, zato je labela vstavljena v
glavo MPLS, ki se nahaja med glavo protokola povezavne plasti in glavo protokola IP. Če
tehnologija povezavnega ali fizičnega sloja podpira labele kot na primer tehnologija ATM, se
labela MPLS zapiše (enkapsulira) na mesto originalne labele.
3.2.4 Ekvivalentni razred posredovanja
Ekvivalentni razred posredovanja (ang. Forwarding Equivalence Class – FEC) je skupina
paketov, ki imajo enake pogoje za prenos skozi omreţje. To pomeni, da se paketi posredujejo
po isti poti, obravnavajo se na enak način in so opremljeni z enako labelo. Primer delovanja je
prikazan na sliki 11. Za razliko od usmerjanja IP se pri MPLS dodelitev paketa k določeni
FEC skupini zgodi le enkrat, to je ob vstopu paketa v omreţje. Skupina FEC temelji na
potrebnih pogojih prenosa za določeno skupino paketov ali za določen naslov [15].
15
Slika 11: Primer ekvivalentnega razreda posredovanja [1]
Prednost dodeljevanja posamezne labele različnemu toku paketov z enakim FEC-om je
zdruţevanje prometa, s katerim zmanjšamo število label in količino kontrole distribucije label.
Tako izboljšamo skalabilnost in zmanjšamo potrebne resurse CPE (Centralne procesne enote).
3.2.5 Pot LSP
Pot LSP (ang. Label Switched Path – LSP) je pot skozi omreţje MPLS. Vzpostavi se med
začetnim in končnim usmerjevalnikom ter sluţi za prenos IP-paketov na osnovi label v
omreţju MPLS. Za prenos IP-paketov po vnaprej vzpostavljeni poti se uporablja labela, ki se
zamenja pri vsakem prehodu čez usmerjevalnik. Tako je pot LSP pravzaprav zaporedje
usmerjevalnikov, ki so na poti IP-paketa. Pot LSP je enosmerna povezava (tunel) med
vhodnim in izhodnim usmerjevalnikom (slika12). Za dvosmerno povezavo je treba
vzpostaviti dve poti.
Slika 12: Pot LSP [1]
Ob oddaji podatkov ali detekciji toka podatkov se vzpostavi pot LSP s signalizacijskim
protokolom in na osnovi kriterija FEC. Poznamo dva načina vzpostavljanja poti. Prvi način je
s signalizacijskim protokolom LDP, pri katerem se pot določi po skokih, na osnovi
usmerjevalne tabele. Drugi način je vzpostavljanje poti z upoštevanjem omejitev, kot so
pasovna širina, zahteva po kakovosti storitev in administrativna politika. Te poti se imenujejo
eksplicitne poti in se vzpostavijo s signalizacijskima protokoloma, kot sta RSVP in CR-LDP.
3.2.6 Usmerjevalniki v omreţju MPLS
Protokol MPLS je primeren predvsem za hrbtenična omreţja IP. Naprave, s katerimi zgradimo
omreţje MPLS, se imenujejo usmerjevalniki LSR (ang. Label Switch Router). Vsak
usmerjevalnik LSR uporablja za pošiljanje klasičnih IP-paketov tabelo FIB, za pošiljanje
IP-paketov, opremljenih z labelo, pa tabelo LIB. Usmerjevalnik LSR predstavlja funkcijo
usmerjevalnika in stikala obenem ter omogoča posredovanje IP-paketov skozi omreţje MPLS.
Usmerjevalniki LSR sodelujejo pri izmenjavi label ter vzpostavljanju in izgradnji poti LSP.
Glede na različne naloge, ki jih opravljajo, se določi njihov poloţaj v omreţju MPLS.
16
Usmerjevalnike LSR na splošno delimo na vhodne, vmesne in izhodne. Vhodni in izhodni
LSR sta robna usmerjevalnika LER (ang. Label Edge Router), ker sta na samem robu
omreţja. Jedro omreţja sestavljajo vmesni usmerjevalniki LSR. Usmerjevalniki LSR izvajajo
operacije dodajanja (ang. push), zamenjave (ang. swap) in odstranitve (ang. pop) label.
Osnovna razporeditev usmerjevalnikov je prikazana na sliki 13.
Slika 13: Osnovna razporeditev usmerjevalnikov [6]
Vhodni usmerjevalnik sprejme IP-paket. IP-paketu doda labelo MPLS in ga posreduje do
vmesnega usmerjevalnika.
Vmesni usmerjevalnik zmanjša vrednost TTL za 1 in zamenja labelo IP-paketa, ter ga
posreduje do naslednjega usmerjevalnika vzdolţ poti LSP. Naloga vmesnega usmerjevalnika
LSR je zamenjava vhodne labele z izhodno in pošiljanje IP-paketa glede na labelo.
Izhodni usmerjevalnik odstrani IP-paketu labelo MPLS in ga usmeri naprej na podlagi
ciljnega naslova IP. Zaradi posredovanja IP-paketa na osnovi label se močno zmanjšajo
procesorske zahtevnosti usmerjevalnikov LSR.
3.3 Signalizacijski protokoli
Signalizacijski protokoli so protokoli signalizacijske ravnine. Vzpostavljajo poti LSP in
določajo vrednosti label na dotičnih poteh. Poznamo različne signalizacijske protokole, kot so
LDP (ang. Label Distribution Protocol), RSVP (ang. Resource Reservation Protocol) in
CR-LDP (ang. Constraint based Label Distribution Protocol). LDP deluje po skokih iz
vozlišča na naslednje vozlišče in izbere iste fizične poti kot protokol IGP (npr. protokol
OSPF). Protokol CR-LDP je razširitev protokola LDP s podporo eksplicitno določenim
potem. Protokol RSVP se veliko uporablja v operaterskih okoljih, saj omogoča razširitev
podpore prometnega inţeniringa in eksplicitno določene poti.
3.3.1 Protokol LDP
Protokol LDP se izvaja v kontrolni ravnini in je namenjen za distribucijo label in
vzpostavljanje poti LSP. Protokol LDP vzpostavi pot za oddajo podatkov v eno smer.
Vzpostavljena pot je optimalna pot, ki jo izbere protokol LDP. Slednja pa je enaka poti, ki bi
jo izbral tudi protokol IGP. Motivacija za vzpostavitev poti LSP s protokolom LDP je torej v
hitrem posredovanju IP-paketov med usmerjevalniki. Za vsako vzpostavljeno pot se dodeli
labela, s pomočjo katere se posredujejo IP-paketi na ciljni naslov IP. Vsaka ustvarjena pot
LSP se vključi v razred FEC, kateremu se pripiše določena labela.
17
Protokol LDP uporablja za dodeljevanje label dve signalizacijski sporočili:
– Zahteva po labeli (ang. Label Request) – s tem sporočilom usmerjevalnik LSR
zahteva labelo od naslednjega usmerjevalnika v smeri toka podatkov.
– Preslikava labele (ang. Label Mapping) – je odgovor na zahtevo po labeli in
vsebuje vrednost labele, ki se shrani v tabelo LIB.
Slika 14: Razširjanje signalizacijski sporočil [25]
S signalizacijskimi sporočili dodelimo vsakemu usmerjevalniku labelo, ki se shrani v tabelo
LIB, kot je prikazano na sliki 14. Z dodelitvijo label na vsakem usmerjevalniku je
vzpostavljena pot, po kateri se bodo posredovali IP-paketi. Pri posredovanju IP-paketov se
uporabljajo labele, ki so shranjene v tabeli LIB.
S protokolom LDP se izmenjujejo informacije o vezanih labelah med dvema
usmerjevalnikoma. Za izmenjavo informacij med dvema soleţnima usmerjevalnikoma se
vzpostavi LDP-seja. Protokolu LDP se lahko dodajo določene omejitve pri vzpostavljanju
poti, pri čemer dobimo razširjeni protokol CR-LDP. Protokol CR-LDP vzpostavi pot, ko se
serija sporočil po zahtevah label prenese od vhodnega do izhodnega usmerjevalnika LSR. Če
zahtevana pot ustreza omejitvam (npr. zadostno število primernih omreţnih virov), se labele
razširijo in načrtno delijo s pomočjo sporočil za razširjanje label.
3.3.2 Protokol CR-LDP
Protokol CR-LDP je mnoţica postopkov, ki omogočajo vozlišču poleg izmenjave label in
vzpostavitve poti LSP tudi usmerjanje z omejitvami. Omejitve, ki se upoštevajo pri
usmerjanju, so topologija omreţja, zakasnitev in pasovna širina povezav itd. Na osnovi
omejitev se izbere pot, po kateri se posredujejo paketi. Protokol CR-LDP vsebuje del
funkcionalnosti protokola LDP in dodatek, ki omogoča vzpostavljanje eksplicitnih poti,
prenos prometnih parametrov (npr. zahteve po pasovni širini) za rezervacijo virov in opcije za
zaščito poti. CR-LDP je protokol trdega stanja (ang. hard state), saj se prenos signalizacijskih
sporočil prenese enkrat brez kasnejšega osveţevanja [4].
Transportni mehanizem za iskanje sosedov, tako imenovanih "peerov", je protokol UDP, za
vsa ostala sporočila pa se uporablja protokol TCP. Vzpostavitev eksplicitne poti se začne s
sporočilom po zahtevi labele, ki vsebuje spisek vozlišč, med katerimi ţelimo vzpostaviti
eksplicitno pot. Signalizacijsko sporočilo za zahtevo labele potuje po izbrani poti do končnega
oziroma ciljnega vozlišča. Vzdolţ poti se s sporočilom preverja razpoloţljivost omreţnih
virov. Če so omreţni viri na voljo, se labele dodelijo in razširjajo od končnega do začetnega
18
vozlišča s sporočilom o preslikavi labele. Tako se lahko samo v enem obhodu signalizacijskih
sporočil vzpostavi eksplicitna pot. S protokolom CR-LDP lahko vzpostavljamo tako striktno
kot ohlapno določene poti ter alternativne poti z moţnostjo ponovnega usmerjanja in
optimizacije poti [4].
3.3.3 Protokol RSVP
Protokol RSVP je signalizacijski protokol, ki se uporablja pri oddajanju prometnih tokov
enemu (unicast) ali več uporabnikom (multicast). Načrtovan je bil za rezervacijo omreţnih
virov, ki so pomemben del prometnega inţeniringa. Rezervacije omogočajo podporo
eksplicitno določenim potem.
S protokolom RSVP se vzpostavi pot LSP za enosmerne prometne tokove, ki zahtevajo
določene omreţne vire. Za rezervacijo omreţnih virov se uporabljata sporočili "zahteva"
(Path) in "odgovor" (Resv), kot je prikazano na sliki 15. Sporočilo "Path" potuje od začetnega
usmerjevalnika (pošiljatelja), preko vmesnih, do končnega usmerjevalnika (prejemnika). Z
uspešnim prihodom do končnega usmerjevalnika se sproţi sporočilo "Resv", ki se prenese do
vhodnega usmerjevalnika. Tako se opravi rezervacija in vzpostavi se pot LSP za prometni tok.
Če manjka omreţnih virov, lahko usmerjevalnik zavrne zahtevo po vzpostavitvi poti.
Slika 15: Potek rezervacije resursov
Protokol RSVP je protokol mehkega stanja (ang. soft-state). To pomeni, da se za vzdrţevanje
vzpostavljenih poti zahteva osveţevanje. Ta lastnost omogoča samodejno prilagajanje na
spremembe v omreţju.
3.4 Distribucija label
Labele so lokalne za vsak par usmerjevalnikov in nimajo globalnega pomena skozi omreţje
MPLS. Za dodeljevanje in razširjanje label se lahko uporabita dva načina [4]:
– kontrolno voden način (ang. control-driven),
– podatkovno voden način (ang. data-driven).
V podatkovno vodenem načinu se labele dodelijo in razširjajo šele, ko paket prispe do
vozlišča. Pot LSP se tako vzpostavi s prihodom prvega paketa v vozlišče oziroma ob prihodu
določenega števila paketov. Prednost tega načina je, da se labele določajo in razširjajo pri
dejanskem prometu paketov, saj ne obremenjujejo povezav, če ni potrebe po pošiljanju
paketov. To je dobro predvsem za kratke pretoke paketov. Pri velikem številu kratkih pretokov
paketov se močno obremeni omreţje, zato se pojavi problem razširljivosti podatkovno
vodenega načina. Zaradi tega se je uveljavil kontrolno vodeni način. Dodeljevanje in
razširjanje label po tem načinu poteka na podlagi usmerjevalnih informacij. Tako se
dodeljevanje in razširjanje label izvedeta pred prihodom paketov v vozlišče [5].
19
Ustrezni mehanizem, ki nam pove, katero labelo naj uporabijo sosednji usmerjevalniki, je
protokol za distribucijo label LDP. Protokol LDP uporabljajo usmerjevalniki omreţja MPLS
za medsebojno obveščanje o preslikavah med labelami in pretoki.
Dva sosednja usmerjevalnika LSR uporabljata LDP za izmenjavo naslednjih sporočil [15]:
– Sporočila o odkritju: odkrivanje prisotnosti sosedov LDP.
– Sejna sporočila: vzpostavljanje, vzdrţevanje in rušenje LDP-seje.
– Oglasna sporočila: ustvari, zahtevaj, preslikaj ali izbriši labele, oglaševanje ali
brisanje LDP-vmesnikov.
– Sporočila za obvestila: dajanje informacije o nadzoru in napakah.
Za prenos informacij o labelah sosednjim usmerjevalnikom skrbita dva načina za distribucijo
label [32]:
– Promet proti uporabniku na zahtevo: usmerjevalnik v tem načinu dodeli labelo
potem, ko dobi prvi IP-paket, ki ga mora poslati po poti LSP.
– Promet proti uporabniku brez zahteve: usmerjevalnik dodeli labelo pred prvim
IP-paketom, ki ga mora poslati po poti LSP.
Kontrola nad labelami
S kontrolo nad labelami določimo, kateri usmerjevalnik odloča o dodeljevanju in o razširjanju
label. Obstajata dva načina [16]:
– Neodvisna kontrola: Pri neodvisni kontroli si vsak usmerjevalnik posebej dodeli
labelo za določen FEC, neodvisno od ostalih usmerjevalnikov. Pot LSP se
vzpostavi dinamično, tako da se vezava label razširja skozi omreţje ne glede na to,
ali je pot LSP vzpostavljena ali ne.
– Urejena kontrola: V urejeni kontroli zunanji izhodni usmerjevalnik, ki je zadnji
na poti LSP, dodeli labele vsem ostalim usmerjevalnikom. Pot LSP se vzpostavi
statično, tako da se vezava label razširja skozi omreţje, preden je vzpostavljena pot
LSP.
Shranjevanje label
Za shranjevanje label v usmerjevalniku sta na voljo dva načina [16]:
– Liberalno shranjevanje: Usmerjevalnik ohrani vse labele, tudi če ni nobenega
paketa, ki bi ga bilo treba posredovati skozi omreţje MPLS. V današnjih
usmerjevalnikih je ta način najbolj razširjen, saj so usmerjevalniki dovolj zmogljivi
in ni potrebe po omejevanju prostora za shranjevanje label.
– Konzervativno shranjevanje label: Usmerjevalniki ohranijo le labele, ki se
uporabljajo pri posredovanju paketov skozi omreţje MPLS. Labele, ki se ne
uporabljajo, se zavrţejo. To je pomembno predvsem v napravah, kot so stikala
ATM, kjer je prostor za shranjevanje label izredno omejen.
20
3.5 Delovanje omreţja MPLS
Delovanje omreţja IP s protokolom MPLS temelji na hitrem posredovanju IP-paketov s
pomočjo label. IP-paketi se v omreţju MPLS ne usmerjajo več na podlagi ciljnega naslova v
glavi IP-paketa, temveč se preklapljajo na osnovi label. Potovanje IP-paketa, opremljenega z
labelo, skozi omreţje MPLS se pohitri, ker se analiza glave IP-paketa in dodelitev FEC-a
opravljata samo na vhodu omreţja MPLS.
Vhodni usmerjevalnik LER sprejme nelabeliran IP-paket in analizira glavo IP-paketa.
Usmerjevalnik LER na podlagi algoritma najboljšega ujemanja pogleda v posredovalno tabelo
in določi, kateremu FEC pripada IP-paket. S pomočjo te informacije usmerjevalnik IP-paketu
dodeli labelo (L1) in ga posreduje do naslednjega vmesnega usmerjevalnika LSR po vnaprej
vzpostavljeni poti LSP. Pot LSP je določena na osnovi usmerjevalne topologije na omreţni
plasti. V jedru omreţja usmerjevalniki LSR ne analizirajo glave IP-paketa, temveč
posredujejo IP-pakete samo na podlagi labele.
Vmesni LSR prejme IP-paket, ki je opremljen z labelo L1. Posredovalna komponenta s
pomočjo informacije iz labele in podatka o vhodnem usmerjevalniku določi izhodni vmesni
usmerjevalnik in izhodno labelo L2 na podlagi natančnega ujemanja v posredovalni tabeli.
Usmerjevalnik LSR zamenja vhodno labelo z izhodno ter pošlje IP-paket do ustreznega
vmesnega usmerjevalnika. To se ponavlja toliko časa, dokler IP-paket, opremljen z labelo, ne
prispe do izhodnega usmerjevalnika LER. Posredovalna komponenta izhodnega
usmerjevalnika LER odstrani labelo in IP-paket posreduje na podlagi usmerjanja IP. Celotni
postopek delovanja prikazuje slika 16.
Slika 16: Delovanje v omreţju MPLS
21
4 Aplikacije na osnovi protokola MPLS
4.1 Prometni inţeniring
Prometni inţeniring je mehanizem za upravljanje pretoka podatkov preko omreţja IP. S
prometnim inţeniringom doseţemo optimalno izrabo omreţnih virov (pasovne širine in
povezav) s porazdelitvijo prometa na ostale poti celotnega omreţja IP. Tako optimiziramo
delovanje omreţja, zagotovimo zanesljiv in hiter prenos podatkov skozi omreţje ter
preprečimo preobremenitev v omreţju. S prometnim inţeniringom se izognemo situaciji, ko
so nekateri segmenti omreţja zasičeni, drugi segmenti pa neizkoriščeni. Cilj prometnega
inţeniringa je najbolj učinkovita izraba omreţnih virov, predvsem pasovne širine.
Za učinkovito izvajanje prometnega inţeniringa je potrebno upoštevati naslednje komponente:
– razširjanje topoloških informacij,
– izbira in izračun poti,
– usmerjanje prometa prek poti,
– upravljanje prometa.
Vsako vozlišče v omreţju si izdela svoj topološki zemljevid omreţja. Ker je omreţje
porazdeljen sistem, je pri tem potrebno čim hitrejše razširjanje topolških informacij med
vsemi vozlišči. Razširjanje informacij o topologiji omreţja je pomembno predvsem pri izbiri
in izgradnji poti med vozlišči. Na podlagi topoloških informacij, ki jih vsebuje vozlišče, se
izračuna in izbere najprimernejšo (najoptimalnejšo) pot skozi omreţje. Na voljo je lahko več
poti, pri izbiri pa gre večinoma za izbiro najkrajše poti. Najkrajša pot je tista pot, pri kateri je
vsota povezav med izvornim in ponornim vozliščem najmanjša. Pri izračunu poti se lahko
upoštevajo še ostale omejitve, kot sta na primer zakasnitev in pasovna širina. V tem primeru
rezultat izbrane poti ni vedno najkrajša pot, temveč je to optimalna pot [4, 13].
Ko izberemo ustrezno pot med izvornim in ponornim vozliščem, se nanjo usmeri promet na
osnovi posredovalne tabele. Posredovalna tabela se v nepovezavnem omreţju zgradi za vsako
vozlišče posebej, neodvisno od ostalih vozlišč. Za izgradnjo tabel v povezavnem omreţju
skrbijo signalizacijski protokoli. Učinkovito usmerjanje prometa prek poti omogočimo z
mehanizmi za upravljanje prometa. Pomemben mehanizem za upravljanje prometa skozi
omreţje je vzpostavitev dodatne poti, po kateri se posreduje del omreţnega prometa. S tem
razbremenimo omreţje in izboljšamo parametre kakovosti storitev, kot so pasovna širina,
zakasnitev, spreminjanje zakasnitve in izguba paketov.
4.1.1 Prometni inţeniring v omreţju IP
V omreţju IP se s procesom usmerjanja določijo poti za omreţni promet, s pomočjo katerih
nadzorujemo, koliko prometa prečka vsako povezavo. V omreţju IP se promet posreduje in
usmerja na osnovi klasičnega usmerjevalnega protokola, kot je na primer OSPF. Usmerjevalni
protokol izvaja usmerjevalni algoritem, ki izbere najkrajšo (najoptimalnejšo) pot v omreţju,
po kateri se pošilja ves omreţni promet. Izbrana pot ni edina moţna pot v omreţju. S stališča
usmerjevalne metrike obstajajo tudi manj ugodne in nekoliko draţje poti, ki ostajajo
neizkoriščene. Pri preobremenjenem omreţju se tako neenakomerno porazdelita omreţni
promet in izraba virov, zato pride do preobremenjenega omreţja in v najslabšem primeru do
izgube paketov. Problem je v strokovni literaturi [19] označen kot "fish-problem", ki ga
22
prikazuje slika 17. Tu pride do zasičenosti, ker se dve vrsti omreţnega prometa (rdeča in
modra barva povezave) pošiljata po isti (najkrajši) poti. Najkrajša pot je tista, pri kateri je
cena (vrednost) vseh povezav med izvorom in ponorom omreţnega prometa najmanjša. Na
sliki 17, kjer se pošilja ves omreţni promet (rdeča in modra povezava), je vrednost najkrajše
poti 4, saj pot poteka med dvema povezavama z vrednostjo 2. Obstaja še dodatna pot, po
kateri se ne pošilja omreţni promet in je sestavljena iz treh povezav z vrednostjo 3, 2 in 1.
Vsota vrednosti teh povezav je 5, zato to ni najkrajša poti.
Slika 17: Promet v omreţju IP-"fish problem" [4]
Z obstoječimi nepovezavno usmerjenimi omreţji IP ne moremo učinkovito preusmeriti
prometnih tokov na ostale poti, saj z njimi ni mogoče dinamično vzpostaviti nadomestnih
(backup) poti ter tako optimalno izrabiti omreţnih virov. Prometni inţeniring v omreţju IP je
mogoč samo, če imajo vse poti enako ceno. Tega pogoja v realnem omreţju ne moremo
izpolniti, zato se prometni inţeniring v omreţju IP izvaja v povezavi s protokolom MPLS.
4.1.2 Prometni inţeniring s protokolom MPLS
Prenos omreţnega prometa po različnih poteh doseţemo s prometnim inţeniringom, ki nam
ga omogoča protokol MPLS na osnovi povezavno usmerjenega pristopa. Z uporabo
prometnega inţeniringa vzpostavimo dodatno pot skozi omreţje MPLS. V primeru dveh vrst
omreţnega prometa se eden izmed njiju preusmeri na dodatno vzpostavljeno pot (slika 18). V
omreţju MPLS sta vzpostavljeni dve poti. Prva je obarvana z rdečo, druga pa z modro barvo.
Zaradi pošiljanja omreţnega prometa po ločenih poteh se zmanjša moţnost zasičenosti
povezave in preobremenjenosti omreţja. Poleg tega se paketi prenašajo z manjšo zakasnitvijo,
variacijo zakasnitve in izgubo, kar pripomore k boljši kakovosti storitev.
Slika 18: Omreţje MPLS s prometnim inţeniringom [4]
23
S prometnim inţeniringom upravljamo omreţni promet in tako učinkovito izrabljamo
omreţne vire. Osnova za prometni inţeniring v omreţjih MPLS je pot LSP. Ta se lahko
vzpostavi na podlagi usmerjevalnih protokolov ali eksplicitno (ang. Explicitly Routed
LSP – ER-LSP).
Če nimamo omejitev pri vzpostavljanju poti, se pot LSP vzpostavi od vozlišča do vozlišča s
pomočjo usmerjevalnega protokola (npr. protokola OSPF). V tem primeru vsak usmerjevalnik
MPLS (usmerjevalnik LSR) na osnovi usmerjevalne topološke baze določi naslednji
usmerjevalnik. V skladu s tem pošlje naslednjemu usmerjevalniku LSR (naslednjemu hopu)
zahtevo za dodelitev labele. Z dodelitvijo labele na vsakem usmerjevalniku LSR je
vzpostavljena pot LSP. Torej je pot LSP v omreţju MPLS enaka najkrajši poti v omreţju IP.
Eksplicitna pot
Pot, pri kateri upoštevamo omejitve pri vzpostavljanju, se imenuje eksplicitna pot ER-LSP.
Omejitve lahko določi operater omreţja ali pa se izračunajo z uporabo algoritma za
upravljanje omreţij, ki je neodvisen od privzetih usmerjevalnih protokolov IP. Celotna pot
LSP se določi s "Setup" sporočilom, ki se posreduje po zahtevani poti. Usmerjevalniki LSR v
tem primeru ne uporabljajo usmerjevalnih informacij, ampak zahtevo za dodelitev labele
pošljejo tistemu naslednjemu "hopu", ki je določen v "Setup" sporočilu [4].
Eksplicitna pot je osnova prometnega inţeniringa. Določi se v izvornem vozlišču in je
neodvisna od usmerjanja po najkrajši poti. Eksplicitna pot predstavlja zaporedje vozlišč, ki so
lahko izbrana s strani operaterja oziroma algoritma. Operater določi eksplicitno pot na podlagi
omejitev, kot so pasovna širina in uporabnost ter neuporabnost poti. Eksplicitna pot se lahko
izračuna s pomočjo algoritma na podlagi topologije in uporabniških zahtev.
Protokol MPLS omogoča še dodatno fleksibilnost za upravljanje eksplicitnih poti. Le-te so
lahko določene natančno (ang. strict) ali ohlapno (ang. loose). V primeru striktno določenih
eksplicitnih poti operater natančno specificira vso pot (vozlišča), medtem ko v primeru
ohlapno določenih eksplicitnih poti operater natančno določi samo del poti, preostali del pa
prepusti omreţnim usmerjevalnim protokolom. S tem se pridobi fleksibilnost. Slaba stran
ohlapno določenih eksplicitnih poti so potencialni problemi s stabilnostjo in manjša
preglednost omreţja.
4.2 Kakovost storitev
Kakovost storitev (ang. Quality of Service – QoS) definiramo kot nabor pravil in parametrov
za prenos podatkov med aplikacijami in omreţji [3]. Pravila prenosa podatkov se lahko
dinamično spreminjajo glede na trenutne zahteve, ki izhajajo iz aplikacij in podatkovnih tokov
le-teh. Za vsako aplikacijo veljajo drugačne zahteve prenosa podatkov. Aplikacije (npr. video,
zvok), ki prenašajo podatke v realnem času, morajo ustrezati bolj strogim zahtevam kot ostale
aplikacije (npr. elektronska pošta). Optimalen prenos podatkov lahko zagotovi le omreţje, ki
ponuja kakovost storitev, ki se čim bolj prilagaja zahtevam in prometnim pretokom aplikacij.
Osnovna verzija omreţja IP ni omogočala nikakršnih zagotovil o kakovosti storitev.
Uporabnikom je omogočala samo povezljivost za prenos podatkov med pošiljateljem in
prejemnikom. V omreţju IP se prenos podatkov izvaja po principu "najboljših zmoţnosti"
(ang. best effort). To pomeni, da se ne ločuje med podatki različnih aplikacij in se vse
24
obravnavajo enako. Tako se aplikacija, kot je elektronska pošta, obravnava enako kot
aplikacija za prenos glasovnega prometa, čeprav imata popolnoma različne zahteve glede
prenosa podatkov. V nizko obremenjenih omreţjih to ni problem, saj vsaka aplikacija lahko
dobi svoj deleţ omreţnega vira. Problem se pojavi z večanjem obremenjenosti omreţja, ker se
razmere za vse aplikacije poslabšajo enako. Za aplikacijo, kot je elektronska pošta, to ni ovira,
saj ne izkazuje posebnih zahtev glede zakasnitve in drugih parametrov kakovosti storitev.
Večja teţava nastopi pri prenosu govornega prometa preko omreţja IP, saj zahteva precej več.
Poleg stalne in rezervirane pasovne širine zahteva tudi nizko in čimmanj spremenljivo
zakasnitev. Za omreţje IP so to precej hude zahteve, ki jih lahko zagotovimo z vpeljavo
mehanizma za zagotavljanje kakovosti. Uveljavila sta se dva mehanizma. Prvi se imenuje
model integriranih storitev (ang. Integrated Services – IS), drugi pa model diferenciranih
storitev (ang. Differentiated Services – DS).
Integrirane storitve
Integrirane storitve v omreţje IP uvedejo tri razrede storitev. Poleg razreda najboljših
zmoţnosti sta uvedena še razreda zagotovljenih storitev (ang. Guaranteed Services) in storitev
nadzorovanega bremena (ang. Controlled Load Services). Razred zagotovljenih storitev je
namenjen aplikacijam s strogimi zahtevami glede prenosnih parametrov, kot sta pasovna
širina in zakasnitev, zato je zelo primeren za vse aplikacije, ki zahtevajo prenos podatkov v
realnem času. Razred storitev nadzorovanega bremena se uporablja v primerih, ko aplikacije
nimajo postavljenih tako strogih kriterijev, kot pri zagotovljenih storitvah. Ta razred je
primeren predvsem za aplikacije, ki zahtevajo boljše lastnosti prenosa podatkov, kot jih lahko
nudi prenos po najboljših zmoţnostih [3].
Diferencirane storitve
Zaradi omejitev modela integriranih storitev in zahtevne izvedbe le-tega se je v omreţju IP
uveljavil model diferenciranih storitev. V omreţju IP se z modelom diferenciranih storitev ne
spremlja vsaka aplikacija posebej, temveč se spremlja skupina (razred) aplikacij s podobnimi
zahtevami. Takšna skupina se imenuje vedenjski skupek (ang. Behavior Aggregate – BA) in
jo uvrstimo v ustrezni razred glede na zahtevano kakovost. Za nastavitev ustreznega razreda
se uporablja 6 bitov v glavi IP-paketa, ki se imenujejo DSCP (ang. DiffServ Code Point).
Hrbtenica omreţja na osnovi določenega razreda zagotavlja ustrezno kakovost. Kakovost se
zagotavlja na vsaki točki (usmerjevalniku) posebej (ang. Per-Hop Behaviour – PHB), to pa je
slabost modela diferenciranih storitev. Upošteva se samo stanje v trenutni točki, ne pa stanje
celotnega omreţja.
Z nadgradnjo protokola MPLS v omreţju IP se ne definira novi model za zagotavljanje
kakovosti storitev. V omreţju MPLS se zagotavlja kakovost storitev na osnovi uveljavljenega
modela diferenciranih storitev. Kot smo spoznali, se za prenos IP-paketov skozi omreţje
MPLS uporabljajo labele. Zaradi IP-paketov, opremljenih z labelo, je polje DSCP v glavi
IP-paketa za usmerjevalnik nevidno. Usmerjevalnik pri razvrščanju paketov v ustrezne
razrede tako namesto polja DSCP v glavi IP-paketa uporablja eksperimentalne bite, ki so v
labeli pod poljem EXP. Polje EXP je dolgo 3 bite, zato se lahko zagotovi le do 8 razredov
kakovosti storitev. Polje DSCP, ki se vpelje z modelom diferenciranih storitev, omogoča
bistveno več razredov, saj je dolgo 6 bitov. Če ţelimo v omreţju MPLS zagotoviti kakovost
storitev na osnovi modela diferenciranih storitev, je treba rešiti problem preslikave med
poljem DSCP in poljem EXP, kot je splošno prikazano na sliki 19 in podrobno na sliki 20.
25
Problem se rešuje na dva načina: z uporabo poti E-LSP (ang. EXP-inferred-PSC3 LSP – LSP z
določitvijo PHB na podlagi polja EXP) in poti L-LSP (ang. Label-only-inferred-PSC
LSP – LSP z določitvijo PHB samo na podlagi vrednosti labele).
Slika 19: Splošen prikaz preslikave med poljem DSCP in poljem EXP [7]
Slika 20: Podroben prikaz preslikave med poljem DSCP in EXP
Pot E-LSP
V primeru poti E-LSP se polje DSCP prilagodi polju EXP, tako da se preslikajo samo spodnji
biti polja DSCP v polje EXP. Ostali biti se zavrţejo. Paketi opremljeni z labelo omogočajo do
8 razredov kakovosti storitev. Dobra stran uporabe poti E-LSP je majhna poraba prostora
label. Slaba stran je majhna fleksibilnost pri določanju poti in omejenost na osem razredov
kakovosti storitev.
Pot L-LSP
Pot L-LSP se uporabi, če ţelimo izkoristiti več razredov storitev, kot jih ponuja polje EXP. S
poljem EXP v labeli lahko zagotovimo do 8 razredov storitev, s poljem DSCP pa do 64
razredov storitev. Razrede kakovosti storitev diferenciranega modela omogočimo z
razširitvijo polja EXP v labeli. Če to ni mogoče, se uporabijo ločene labele za vsak razred
kakovosti storitev. Prednost uporabe poti L-LSP je v podpori velikega števila razredov
kakovosti storitev in v fleksibilnem določanju poti. Pomanjkljivost je velika poraba label.
3 PSC (ang PHB Scheduling Class –razporeditveni razred PHB) je eden ali več PHB-jev, ki se uporabljajo za
vedenjske skupke in si delijo omejitve vrstnega reda prenosa paketov (RFC 3270).
26
4.3 Navidezna zasebna omreţja
Navidezno zasebno omreţje (ang. Virtual Private Network – VPN) je omreţje, ki uporablja
skupno omreţno infrastrukturo, kot je internet, za povezavo dveh oddaljenih omreţij. Osnova
za navidezna zasebna omreţja je tunelska povezava, ki se vzpostavi med večjimi področji
dveh lokacij. S tunelsko povezavo se zagotovi varna (kriptirana) in zanesljiva povezava.
Preko tunelske povezave se prenašajo paketi različnih protokolov (IP in TCP), ki so vgrajeni v
druge prenosne protokole. Eden izmed takih protokolov je protokol IPSec (ang. Internet
Protocol Security). Protokol IPSec je kriptirani protokol in se nahaja na omreţnem nivoju.
MPLS VPN je način uporabe tehnologije MPLS za graditev navideznih zasebnih omreţij. Za
ta namen je MPLS zelo primerna tehnologija, saj omogoča izolacijo in razločevanje prometa
praktično brez dodatne reţije. Omreţja MPLS VPN omogočajo varne povezave in relativno
preprosto konfiguracijo. Zaradi popularnosti se uporabljajo tako za internet kot tudi za
ekstranet. Cilj MPLS VPN tehnologije je zgraditi omreţje, ki naj deluje kot podaljšek zasebne
korporativne omreţne infrastrukture preko omreţja nekega ponudnika storitev. Na ta način
lahko poveţemo geografsko razpršene lokacije, kot so na primer podruţnice podjetij. Tako
poveţemo podruţnice podjetij v skupno, za uporabnika transparentno okolje [20].
4.3.1 Navidezna zasebna omreţja MPLS na tretji plasti
Pri tej vrsti navideznih zasebnih omreţij poteka transport prometa skozi omreţje preko
tunelov MPLS s pomočjo signalizacijskega protokola MP-BGP (ang. Multi Protocol BGP).
Slika 21: Navidezno zasebno omreţje MPLS na tretji plast [18]
Na sliki 21 je hrbtenični usmerjevalnik MPLS (ang. Backbone Router – BB) in usmerjevalnik
pri stranki (ang. Branch Office – BO), ki pa ne deluje v načinu MPLS. To je najpogostejši
način uporabe navideznih zasebnih omreţij MPLS. Obstaja tudi moţnost, da se MPLS razširi
do strankine lokacije in se tako vzpostavi od ene končne točke do druge. Vsak hrbtenični
usmerjevalnik MPLS vsebuje usmerjevalno instanco, t.i. predajo navideznih smeri (ang.
Virtual Route Forwarding – VRF). Na ta način je hkrati v enem usmerjevalniku prisotnih več
neodvisnih usmerjevalnih tabel. Ker so medsebojno neodvisne, s tem doseţemo, da lahko
različni uporabniki omreţja MPLS uporabijo iste zasebne naslove IP za svoje navidezno
zasebno omreţje, ne da bi s tem vplivali drug na drugega. S pomočjo predaje navideznih
smeri in izolacije prometa tako kreiramo navidezna omreţja. Prednost navideznih zasebnih
omreţij na tretji plasti je, da so standardizirana in dokaj enostavna. Ta tip navideznih zasebnih
omreţij podpira širok nabor tipov dostopa in več topologij hrbteničnega omreţja. Taka rešitev
je bolj razširljiva in cenejša od klasičnih omreţij ATM in Frame Relay ali navideznih zasebnih
omreţij z uporabo IPsec-a. Ta pristop podpira tudi mehanizme za kakovost storitev [20].
27
4.3.2 Navidezna zasebna omreţja MPLS na drugi plasti
Navidezna zasebna omreţja na drugi plasti (slika 22) so zelo razširjena in temeljijo na ATM in
Frame Relay tehnologiji. Pri takih navideznih zasebnih omreţjih je najpomembnejša
vzpostavitev tunelov oziroma poti LSP.
Slika 22: Navidezno zasebno omreţje MPLS na drugi plast [18]
Za nadzorni protokol se uporabljata protokola LDP in BGP, s katerima se vzpostavljajo
navidezni vodi. Prednost navideznih zasebnih omreţij druge plasti pred navideznimi
zasebnimi omreţji tretjega sloja je, da podpirajo velik nabor različnih enkapsulacij, kot sta
Ethernet in ATM. Ena izmed slabosti je potreba po individualni konfiguraciji vsakega
navideznega voda. Zaradi tega navidezna zasebna omreţja druge plasti niso najbolj razširljiva
oziroma skalabilna [20].
28
5 Primerjava omreţja IP in omreţja MPLS
V tabeli 1 je opisana primerjava omreţja IP brez protokola MPLS in z njim. Kot se vidi iz
tabele, se je omreţje MPLS izkazalo za boljše v vseh kriterijih.
Št. Kriteriji Omreţje IP Omreţje MPLS
1. Prenos IP-paketov na podlagi ciljnega
naslova, z usmerjanjem
na podlagi label, s
preklapljanjem
2. Usmerjevalne tabele velike in kompleksne majhne in preproste
3. Hitrost usmerjanja IP-paketov nizka visoka
4. Prilagodljivost s prenosnimi
tehnologijami druge plasti OSI
referenčnega modela
ni prilagodljiv izredno prilagodljiv
5. Kakovosti storitev (QoS) zagotovljena zagotovljena
6. Moţnost uporabe prometnega
inţeniringa
manjša večja
Tabela 1: Primerjava omreţja IP in omreţja MPLS
Omreţje IP s protokolom MPLS je izredno prilagodljivo in zanesljivo, zato je uporaba
protokola velika pridobitev za ponudnike omreţnih storitev. V omreţju MPLS se prenos
IP-paketov izvaja s pomočjo label, ki so po zgradbi majhne in preproste. Labele zagotavljajo
enostavno in učinkovito rešitev za omreţje MPLS, ker se z njimi izognemo kompleksni
analizi glave IP-paketa na vsakem vozlišču. Labela se dodeli vsakemu IP-paketu enkrat, in
sicer na začetku poti pošiljanja IP-paketa skozi omreţje. IP-paketi se skozi omreţje
posredujejo s hitrim preklapljanjem na osnovi label, in ne z usmerjanjem na osnovi ciljnega
naslova IP. Tako ni treba v vsakem vozlišču pregledati usmerjevalne tabele in ugotavljati,
katero bo naslednje vozlišče, kamor bo IP-paket usmerjen. Zaradi tega se zmanjša velikost
usmerjevalnih tabel in s tem tudi kompleksnost strojne opreme, ki posreduje IP-pakete skozi
omreţje. Enostavna strojna oprema nam omogoča hitrejše procesiranje IP-paketov in s tem
visoko hitrost prenosa IP-paketov.
Omreţje IP ni prilagodljivo za potrebe prenosnih tehnologij druge plasti, zato je bil vpeljan
protokol MPLS, ki deluje neodvisno od ostalih protokolov in prenosnih tehnologij. V omreţju
IP so omejitve glede hitrosti prenosa podatkov. Pri povečanju števila uporabnikov v omreţju
IP in posledično večjega števila prenesenih podatkov lahko dobimo manj zanesljivo in
počasno delovanje omreţja. Rešitev za strmo povečanje števila uporabnikov je hitro
posredovanje IP-paketov na osnovi label. Tako postane omreţje MPLS bolj skalabilno, to
pomeni, da se je neko omreţje zmoţno prilagoditi na povečanje števila uporabnikov. Večje
število uporabnikov pomeni večje število naslovov IP, ki jih lahko preprosto poveţemo z eno
ali z nekaj labelami [21].
V omreţju IP in omreţju MPLS se zagotovi kakovost storitev na osnovi modela
diferenciranih storitev. V omreţju IP se IP-paketi razvrščajo glede na polje DSCP v glavi
IP-paketa, v omreţju MPLS pa se razvrščajo glede na polje EXP, ki se nahaja v labeli.
Uporaba prometnega inţeniringa je v omreţju MPLS večja, saj se lahko na enostaven način, s
pomočjo signalizacijskih protokolov, vzpostavijo poti skozi omreţje. Tako lahko vzpostavimo
dodatne poti skozi omreţje, s katerimi razbremenimo omreţje in izboljšamo kakovost storitev.
29
6 Vrednotenje računalniških omreţij
Pri vrednotenju zmogljivosti računalniških omreţij se uporabljajo različne tehnike, kot so
meritve, analitično modeliranje in simulacija računalniških omreţij.
Meritve so najučinkovitejša metoda, ker se z njimi zagotavlja velika natančnost pri
pridobivanju podatkov. Slaba stran meritev sta draga merilna oprema in zamudno
odpravljanje napak. Problem vrednotenja z meritvami se pojavi pri vzpostavitvi novih
sistemov oziroma omreţij, ko meritve še ni mogoče izvesti.
Pristop z analitičnim modeliranjem temelji na izdelavi matematičnega modela, preko katerega
se rešujejo različne vrste sistemov enačb. Analitični model predstavlja le posplošen,
abstrakten in poenostavljen opis realnega omreţja. Pri velikih omreţjih so rezultati, dobljeni s
pristopom analitičnega modeliranja, le pribliţek realnih rezultatov.
Simulacija se uporablja pri modeliranju sistemov na področju inţenirskih raziskav, poslovnih
analiz, načrtovanj proizvodnje in bioloških znanstvenih raziskav. Po mnenju Shannona [31] je
simulacija proces načrtovanja modela realnega sistem in izvajanja poskusov nad tem
modelom.
Izbira tehnike za vrednotenje je odvisna od kriterijev, ki jih podaja tabela 2.
Kriterij Analitično
modeliranje
Simulacija Meritve
Obdobje v katerem je
sistem
kadarkoli kadarkoli če je model ţe narejen, lahko na
njem opravljamo meritve
Čas za pridobitev
rezultatov
majhen srednji različen (ponavadi gre pri
testiranju vse narobe)
Orodja, ki so na voljo oblikovalske
sposobnosti
računalniški
programi
naprave, instrumenti
Točnost rezultatov majhna srednja odvisno od izbire parametrov
Ocenjevanje
spremembe parametrov
lahko srednje teţko
Stroški majhni srednji veliki
Vpliv na prodajo
rezultatov analize
majhen srednji velik
Tabela 2: Kriteriji za izbiro tehnike vrednotenja [29]
30
6.1 Simulacija računalniškega omreţja
Simulacijo računalniškega omreţja izvajamo, da razumemo delovanje sistema in ovrednotimo
različne strategije operacij sistema. Simulacije temeljijo na dinamičnih sistemih, kar je zelo
uporabno na področju izvajanja simulacij dinamičnih računalniških omreţij.
Simulacija je lahko mišljena kot proces omreţnega toka entitet (paketov). Pri premikanju
entitet skozi sistem le-te medsebojno vplivajo na ostale entitete, zdruţujejo določene
aktivnosti, proţijo dogodke, povzročijo spremembo in čakajo na omreţne vire.
Komponente za simulacijo so naslednje [28]:
– Entitete so objekti, ki povzročijo spremembe v stanju sistema in v simulaciji
medsebojno vplivajo druga na drugo. V simulaciji računalniških omreţij so entitete
na primer paketi.
– Resursi so del kompleksnih sistemov in so porazdeljeni med določeno mnoţico
vozlišč. Primer resursov sta pasovna širina in število streţnikov.
– Dogodki predstavljajo spremembo stanja sistema. Sprememba stanja sistema se
pojavi ob prihodu zahteve v sistem, streţno vrsto itd. Dogodki se proţijo, ko se
vozlišču dodajo določene aktivnosti, na primer generiranje zahtev, ki se pošiljajo v
sistem.
– Razvrščevalnik vzdrţuje seznam dogodkov, ki se sproţijo v času izvajanja
simulacije. Skozi simulacijo razvrščevalnik izvaja simulacijsko uro in ustvari ter
izvede dogodke.
– Globalne spremenljivke so v simulaciji sistema dosegljive preko funkcije ali
entitete in ohranjajo osnovne sledi nekaterih pogostih vrednosti simulacije.
Spremenljivke so lahko dolţina streţne vrste ali celotno število poslanih paketov.
– Naključni generatorji števil so potrebni za vpeljavo naključnosti v simulacijski
model. V simulaciji računalniških omreţij se naključni proces pojavlja pri procesu
prihoda, čakanja in streţbe paketa.
– Zbiratelj statistik za zbiranje podatkov, ki se generirajo v procesu simulacije.
Poznamo več vrst simulacij, ki se razlikujejo po vrsti stanja sistema in vrsti časa. Stanje
sistema je lahko definirano diskretno ali zvezno. Primer diskretnega stanja sistema je število
zahtev v čakalni vrsti. Število zahtev je lahko samo pozitivno in celo število. Primer zveznega
stanja sistema je izmerjena temperatura s termometrom, ki ima lahko poljubno realno
vrednost. Stanje sistema se lahko spreminja v diskretnem ali zveznem času. Primer stanja
sistema, ki se spreminja v diskretnem času, bi bila simulacija števila obiskovalcev predavanj
vsak ponedeljek dopoldan ob 8.00. Zvezni čas se uporabi pri obravnavi časa, ki ga zahteva
prebije v čakalni vrsti. Simulacija računalniških sistemov običajno poteka v zveznem
časovnem prostoru z diskretnimi stanji sistema [23].
V našem primeru bomo za implementacijo simulacijskega modela uporabili diskretno
dogodkovno simulacijo. Simulacija diskretnih dogodkov omogoča določanje stanj sistema v
odvisnosti od časa, zbiranje podatkov in ustrezno statistično analizo. Pri diskretni dogodkovni
simulaciji bomo stanje sistema opisali s pomočjo diskretnih dogodkov. Izvajanje diskretno
dogodkovne simulacije bo potekalo po kronološkem vrstnem redu. Pri analizi rezultatov
simulacijskega modela gre za časovno zvezno simulacijo, saj se stanje spremenljivk sistema
(npr. čas, ko je paket v streţni vrsti) spreminja v zveznem času.
31
6.2 Omreţni simulatorji za simulacijo računalniških omreţij
Omreţni simulator je program, ki imitira delovanje realnega računalniškega omreţja. Z
omreţnim simulatorjem napovemo obnašanje omreţja brez dejanske postavitve realnega
omreţja. Omreţni simulatorji poskušajo modelirati realna omreţja. Osnovna ideja omreţnega
simulatorja je simuliranje sistema s spreminjanjem značilnosti sistema in analiza ustreznih
rezultatov. Proces spreminjanja modela je relativno poceni v primerjavi z izgradnjo
dejanskega realnega omreţja.
Omreţni simulator ne omogoča simuliranja vseh podrobnosti omreţij. S pravilno simulacijo
omreţnega simulatorja se lahko zelo dobro pribliţamo delovanju realnega omreţja. S
simulacijo omreţnega simulatorja lahko preizkušamo delovanje omreţij in spremljamo vpliv
sprememb na delovanje.
Poznamo komercialne in odprtokodne omreţne simulatorje. Komercialni omreţni simulatorji
ne zagotavljajo dostopa do izvorne kode programa. Vsi uporabniki morajo za uporabo
programa kupiti licenco, ki je zelo draga. Odprtokodni omreţni simulatorji so javno dostopni,
kar omogoča dostop do izvorne kode programa in s tem njegovo nadgradnjo. Slabost
odprtokodnih simulatorjev je, da dokumentacija ni sistematična in dovršena. Najbolj znana
odprtokodna simulatorja sta OMNET++ in NS-2.
OPNET je komercialni simulator, ki se uporablja za raziskovanje in razvijanje
komunikacijskih omreţij, naprav, protokolov in aplikacij. OPNET daje uporabnikom široko
vizualno in grafično podporo. Z grafičnim uporabniškim vmesnikom lahko preprosto
zgradimo omreţno topologijo in nastavimo parametre za simulacijo omreţij. OPNET
uporablja objektni programski jezik C++ in zagotavlja virtualno okolje za modeliranje,
analiziranje in predpostavljanje zmogljivosti omreţij.
OMNeT++ je objektno usmerjen diskretni simulator z grafičnim uporabniškim vmesnikom.
Primarna uporaba je simulacija računalniških omreţij na področju telekomunikacijskih
sistemov, omreţij z mnoţično streţbo in arhitekture strojne opreme. Z njim se omogoča
komponentna arhitektura za simulacijske modele. Modeli so sestavljeni iz komponent
(modelov), ki se uporabijo in zdruţijo na različne načine. OMNET++ ponuja samo osnovne
mehanizme in orodja za izvajanje simulacij. Vse ostale komponente, ki jih potrebujemo pri
izvajanju simulacij, je treba vpeljati v orodje.
NS-2 je eden izmed najbolj razširjenih omreţnih simulatorjev. Uporablja se v raziskavah
računalniških omreţij. Razvit je bil leta 1989 na osnovi simulatorja REAL network simulator.
NS-2 je simulator časovnih diskretnih dogodkov, kjer je potek časa odvisen od časovnega
usklajevanja dogodkov, ki jih upravlja razvrščevalnik dogodkov. Napisan je bil predvsem
zaradi simulacije omreţij IP, uporaben pa je tudi za študije drugih vključenih omreţij. Glavna
slabost omreţnega simulatorja sta slabo dokumentirana izvorna koda in teţavno vrednotenje
majhnih idej, saj je treba dobro poznati vso strukturo programov.
32
7 Omreţni simulator NS-2
7.1 Zgradba NS-2
Omreţni simulator NS-2 omogoča simulacijo časovnih diskretnih dogodkov. Podpira različne
omreţne protokole (npr. TCP, UDP), načine usmerjanja (multicast in unicast), več vrst
povezav (ţične, brezţične in satelitske) in vrst prometa (CBR, FTP in telnet). Omreţni
simulator temelji na dualni zasnovi programskih jezikov C++ in na preprostem skriptnem
jeziku OTcl (ang. Object-Oriented Tool Command Language). Programski jezik OTcl je
interpreter, zato ne potrebujemo prevajanja ob vsaki spremembi v izvornem programu.
Uporablja preprosto sintakso in omogoča hiter razvoj simulacijskih modelov.
Programski jezik OTcl se uporablja za:
– hitro načrtovanje topologije omreţij,
– izdelavo sprememb omreţnih scenarijev,
– raziskovanje zmogljivosti omreţij.
Jezik OTcl je počasen pri izvajanju simulacij, zato se v ta namen uporabi jezik C++, s katerim
se omogoča hitro izvajanje simulacij. Zaradi hitrega izvedbenega časa programov, napisanih v
jeziku C++, je le-ta primeren za natančen opis in izvajanje protokolov. Jezik C++ je
neprimeren za spremembe omreţnih scenarijev, ker je ob vsaki spremembi treba prevesti
program. To zahteva določen čas.
Slika 23: Dualnost C++ in OTcl [10]
Dobra lastnost dveh programskih jezikov (slika 23) je kompromis med sestavljanjem
scenarija in hitrostjo izvajanja. Slabost je v razumevanju dveh jezikov in odpravljanju napak v
dveh programskih jezikih.
Za potrebe izvajanja simulacij računalniškega omreţja bomo uporabili omreţni simulator
NS-2, ker omogoča:
– preprosto nastavitev simulacije,
– hitro izvajanje simulacije,
– podporo večini protokolov,
– odprto kodo za spreminjanje.
33
7.2 Modul MPLS v NS-2
Modul MPLS je eden izmed modulov omreţnega simulatorja NS-2. Prvotno je bil zasnovan
kot samostojen modul in se je imenoval MNS [12] (ang. MPLS Network Simulator). Modul
MPLS je bil zgrajen z razširitvijo omreţnega simulatorja NS-2, ki je osnova za simulacijo
omreţja IP. Modul MPLS omogoča izvajanje protokola MPLS. Z njim simuliramo različne
aplikacije MPLS brez izgradnje realnega omreţja MPLS.
V modulu MPLS so omogočene naslednje funkcije:
– preklapljanje paketov na osnovi label – operacije z labelami (push, swap, pop),
zmanjševanje TTL in odstranitev labele na predzadnjem vozlišču z operacijo PHP
(ang. Penultimate Hop Popping),
– distribucijo label s protokolom LDP,
– protokol CR-LDP – podpora eksplicitnim potem (ER-LSP).
7.2.1 Arhitektura vozlišča MPLS
V omreţnem simulatorju NS-2 je vozlišče IP sestavljeno iz agentov in razvrščevalnikov (ang.
Classifiers). Agent je objekt pošiljatelja oziroma prejemnika protokola (npr. TCP, UDP),
razvrščevalnik pa je objekt, ki razvršča pakete. Vozlišče MPLS (ang. MPLS node) je
razširjeno vozlišče IP z dodanim razvrščevalnikom MPLS (ang. MPLS Classifier) in agentom
LDP (ang. LDP agent), ki je objekt protokola LDP. Na sliki 24 je prikazana arhitektura
vozlišča MPLS v omreţnem simulatorju.
Slika 24: Vozlišče MPLS [12]
Po sprejetju paketa v vozlišču MPLS (ang. MPLS node) razvrščevalnik razvrsti prejete pakete
glede na to, ali so opremljeni z labelo ali ne. Če so sprejeti paketi opremljeni z labelo,
razvrščevalnik izvede operacijo z labelo in preklapljanje na povezavni plasti (ang. Layer 2
switching). Preklapljanje na povezavni plasti pomeni pošiljanje paketa, opremljenega z labelo,
direktno na naslednje vozlišče. Če paket ni opremljen z labelo, ga razvrščevalnik MPLS
pošlje do razvrščevalnika naslovov (ang. Addr Classifier). Razvrščevalnik naslovov izvede
posredovanje paketa (ang. L3 forwarding) na osnovi ciljnega naslova. Paket se posreduje do
naslednjega vozlišča oziroma do razvrščevalnika vhodov (ang. Port Classifier), če je paket na
ciljnem vozlišču. Naloga razvrščevalnika vhodov je izbira agenta, ki sprejme paket na koncu
njegove poti. Za izmenjavo sporočil LDP mora razvrščevalnik vhodov izbrati agenta LDP.
34
Vozlišče MPLS vsebuje tri tabele, ki so potrebne za vzpostavljanje poti LSP in distribucijo
label:
– Tabela LIB vsebuje informacijo za vzpostavitev poti LSP. V tabeli LIB so podatki
o vhodnem vmesniku (vozlišču) in vhodni labeli ter podatki o izhodnem vmesniku
in izhodni labeli. Uporablja se v procesu dodeljevanja in zamenjave label. Vsebuje
polje za kazalec LIBptr, kamor kaţejo ostale tabele.
– Tabela PFT (ang. Partial Forwarding Table) je podmnoţica usmerjevalne tabele in
se uporabi v primeru, ko paket ni opremljen z labelo. V tabeli so polja: FEC, PHB
in kazalec LIBptr na tabelo LIB. Če kazalec LIBptr v usmerjevalni tabeli kaţe na
vrednost nič, vozlišče MPLS posreduje pakete na podlagi ciljnega naslova, sicer
vozlišče MPLS dodeli paketu labelo.
– Tabela ERB (ang. Explicit Routing Base) se ne uporabi pri procesu posredovanja
paketov, temveč vsebuje informacijo za vzpostavitev eksplicitne poti. Polja v tabeli
so: LSPid, FEC in LIBptr.
Celotni proces obdelave paketa v vozlišču MPLS prikazuje diagram na sliki 25.
Vzemi glavo IP-paketa (izvor - cilj)
Vzemi glavo MPLS (Velikost - labela -
TTL)
Če je velikost glave MPLS različna
od nič, potem je IP-paket opremljen z
labelo, drugače je običajen IP-paket
Paket opremi z glavo
MPLS, kamor je vstavljena
izhodna labela in FEC
Za cilj IP-paketa privzemi FEC, z
uporabo tabele PFT preveri, če je pot
LSP vzpostavljena
V tabeli LIB preveri vhodno labelo
(vhodni vmesnik). Če vhod obstaja
naredi preklapljanje z labelo, drugače
usmerjanje
Če je vključen podatkovno
voden način, poskusi
distribucijo label, drugače
običajno usmerjanje
1. če je izhodna labela = 0
Odstrani labelo (POP)
2. če je izhodna labela > 0
Zamenjaj labelo (Preklop)
3. če izhodni vmesnik ne obstaja
Pojdi nazaj na usmerjanje
Uporabi izvor IP in cilj za
usmerjanje
Preklapljanje Usmerjanje
IP-paket z labeloIP-paket
Sprejmi paket
Pot LSP vzpostavljena Pot LSP ni vzpostavljena
Slika 25: Celotni diagram obdelave paketa v vozlišču MPLS
7.2.2 Modeli za razširjanje label v modulu MPLS
Osnovni načini za razširjanje label v modulu MPLS so:
– kontrolno voden način,
– podatkovno voden način,
– eksplicitno usmerjanje.
35
Kontrolno vodeni način temelji na razširjanju label med vsemi agenti LDP, čeprav v času
izvajanja simulacije ni prisotnih nobenih paketov za prenos. Poti LSP se vzpostavijo za vsako
ciljno vozlišče (FEC) s pošiljanjem sporočil preslikave (ang. mapping) med vsemi agenti
LDP. Na koncu se zapolnijo vse tabele LIB in se dodelijo različne poti za vsako ciljno
vozlišče.
Podatkovno vodeni način razširja labele med vozlišči, ki prenašajo pakete. Če paket prispe v
vozlišče, se pošlje zahteva do ciljnega vozlišča, s katero se zgradi pot LSP. Pot LSP se zgradi
samo za ciljna vozlišča, ki predstavljajo ponor paketov. Dokler pot LSP ni zgrajena, se paketi
posredujejo na osnovi ciljnega naslova, nato se posredujejo s preklapljanjem na osnovi label.
V eksplicitnem usmerjanju label so poti LSP zgrajene na preprost način. Uporabnik mora
podati vozlišča eksplicitne poti, po kateri bo potoval paket. Preko eksplicitne poti se prenaša
samo sporočilo preslikave, s katerim se ustvari pot LSP za ciljno vozlišče.
7.2.3 Ukazi za simulacijo omreţja MPLS
Za simulacijo omreţja IP s protokolom MPLS v omreţnem simulatorju NS-2 so na voljo
ukazi v programskem jeziku OTcl, ki jih omogoča modul MPLS. Z ukazi zgradimo topologijo
omreţja MPLS in določimo potek dogajanja v omreţju. V omreţju MPLS je treba najprej
določiti vozlišča s protokolom MPLS. Ko izberemo vozlišča, nad njimi omogočimo protokol
LDP z uporabo agenta LDP. S tem omogočimo ključni funkciji, kot sta preklapljanje paketov
na osnovi label in vzpostavitev eksplicitnih poti.
1. Ukazi za izgradnjo vozlišča MPLS (LSR0):
$ns node-config -MPLS ON
set LSR0 [$ns node]
$ns node-config -MPLS OFF
Vozlišča, nad katerimi ţelimo omogočiti protokol MPLS, so podana med ukazom "node-
config-MPLS ON" in "node-config -MPLS OFF". S prvim ukazom vklopimo protokol MPLS,
z drugim ukazom ga izklopimo. Vozlišče ustvarimo z ukazom "set LSR0 [$ns node]". Primer
vklopa protokola MPLS izvedemo nad vozliščem LSR0.
2. Nastavitev agentov LDP na vozlišču MPLS (prikaz za n vozlišč, katerega imena so LSRi,
pri čemer je i število):
for {set i 0} {$i < n} {incr i} {
set a LSR$i
for {set j [expr $i+1]} {$j < n} {incr j} {
set b LSR$j
eval $ns LDP-peer $$a $$b
}
set m [eval $$a get-module "MPLS"]
Za vsako vozlišče z vklopljenim protokolom MPLS je treba nastaviti agent LDP. Agent LDP
omogoča izvajanje protokola LDP. Ker je vozlišč, ki imajo vklopljen protokol MPLS, lahko
več, se agenti LDP nastavijo v zanki. Nastavijo se z uporabo ukaza "LDP-peer $$a $$b", s
katerim določimo sosednja vozlišča v LDP-seji.
36
3. Ukazi za določitev načina razširjanja in dodeljevanja label Modul MPLS podpira različne ukaze za določitev načina razširjanja in dodeljevanja label v
vozliščih. Načine lahko določimo za vsa vozlišča MPLS ali za posamezna vozlišča (npr.
MPLSnode).
Za vsa vozlišča MPLS so načini določeni z naslednjimi ukazi:
$ns enable-control-driven ali Classifier/Addr/MPLS set control_driven_ 1
$ns enable-data-driven ali Classifier/Addr/MPLS enable-data-driven
$ns enable-on-demand ali Classifier/Addr/MPLS enable-on-demand
$ns enable-ordered-control ali Classifier/Addr/MPLS enable-ordered-control
Z ukazom "enable-control-driven" določimo kontrolno voden način, kjer se labele razširjajo
pred prihodom paketov v vozlišče MPLS. Ukaz "enable-data-drive" omogoča podatkovno
voden način, ki omogoča razširjanje label s prihodom paketa v vozlišče MPLS. Ukaz "enable-
on-demand" omogoča dodeljevanje label na zahtevo. Ukaz "enable-ordered-control" omogoča
dodeljevanje in razširjanje label v urejenem načinu.
Za izbrana vozlišča MPLS so določeni načini z naslednjimi ukazi:
[$MPLSnode get-module "MPLS"] enable-control-driven
[$MPLSnode get-module "MPLS"] enable-data-driven
[$MPLSnode get-module "MPLS"] enable-on-demand
[$MPLSnode get-module "MPLS"] enable-ordered-control
4. Ukazi za sledenje dogajanja v vozlišču MPLS
Če ţelimo preveriti delovanje vozlišča MPLS, uporabimo ukaz "trace-mpls", s katerim dobimo
podatke o dogajanju v vozlišču MPLS. Primer ukaza:
[$MPLSnode get-module "MPLS"] trace-mpls.
Primer izpisa je prikazan na sliki 26. Izpis je sestavljen iz vrstic, ki vsebujejo različna polja.
Prvo polje pomeni simulacijski čas v sekundah in označuje čas proţenja dogodka, ki predstavlja
prihod paketa v vozlišče MPLS. Drugo polje predstavlja vozlišče MPLS, kamor je prispel paket.
Sledi polje, ki predstavlja izvor in cilj paketa. Temu polju sledi polje, ki označuje, ali je paket
opremljen z labelo (L) ali ne (U). Naslednje polje je vrednost vhodne labele. Sledi polje, ki
predstavlja operacijo nad labelo, ki je lahko dodelitev (push), odvzem (pop) in zamenjava
(swap). Sledita polji, ki predstavljata izhodni vmesnik in izhodno labelo. Zadnji dve polji
predstavljata velikost glave MPLS in polje TTL v labeli.
Slika 26: Izpis podatkov za vozlišče MPLS [12]
5. Prikaz informacij o tabelah MPLS
Vsako vozlišče MPLS vsebuje tabele, ki so opisane v poglavju 7.2.2.
37
Za prikaz vrednosti tabel na izbranem vozlišču MPLS uporabimo ukaze:
[$MPLSnode get-module "MPLS"] pft-dump
[$MPLSnode get-module "MPLS"] lib-dump
[$MPLSnode get-module "MPLS"] erb-dump
Ukaz "pft-dump" prikazuje vrednost tabele PFT. Z ukazom "lib-dump" prikaţemo vrednost
tabele LIB. Ukaz "erb-dump" prikazuje stanje tabele ERB. Primer izpisa vseh tabel za
poljubno vozlišče je na sliki 27. Iz slike vidimo, da je tabela ERB prazna, saj ni vzpostavljene
eksplicitne poti.
Slika 27: Izpis tabel PFT, LIB in ERB
6. Ukazi za vzpostavitev in sprostitev eksplicitne poti Za upravljanje poti v omreţju MPLS so potrebni ukazi za vzpostavitev in sprostitev
eksplicitnih poti. Eksplicitno pot vzpostavimo z ukazom:
[$MPLSnode get-module "MPLS"] make-explicit-route fec ER LSPid rc.
Ukaz "make-explicit-route" uporabimo na vozlišču, kjer ţelimo začeti z vzpostavitvijo
eksplicitne poti. Za celotno vzpostavitev eksplicitne poti je treba določiti parametre ukaza
"make-explicit-route". Prvi parameter fec označuje ciljno (končno) vozlišče za eksplicitno pot.
Parameter ER predstavlja listo vozlišč, med katerimi je treba vzpostaviti eksplicitno pot. S
parametrom LSPid določimo identifikacijsko številko, s katero označujemo vzpostavljeno pot
LSP. Zadnji parameter rc ima vedno privzeto vrednost -1.
Vsako vzpostavljeno eksplicitno pot lahko sprostimo z naslednjim ukazom:
[$MPLSnode get-module "MPLS"] ldp-trigger-by-release fec LSPid.
Ukaz "ldp-trigger-by-release" sprosti vzpostavljeno eksplicitno pot. Uporabi se nad
vozliščem, ki predstavlja začetek eksplicitne poti. Za sprostitev eksplicitne poti je treba
določiti parametre, kot sta fec in LSPid. S parametrom fec določimo končno vozlišče
eksplicitne poti. Parameter LSPid predstavlja identifikacijsko številko eksplicitne poti, ki jo
ţelimo sprostiti.
38
8 Metoda dela za izvajanje simulacije z NS-2
Glavni koraki za simulacijo z NS-2 [31]:
– Korak 1: Načrt simulacije
Prvi korak simulacije omreţja je načrt simulacije. V tem koraku se določijo
simulacijski model, namen simulacije in predpostavke, ki jih upoštevamo pri
izvajanju simulacij. Korak 1 vključuje izbiro performančnih parametrov in
predpostavke rezultatov merjenja.
– Korak 2: Nastavitev in izvajanje simulacije
Ta korak implementira načrt, ki smo si ga zastavili v prvem koraku. Sestavljen je
iz dveh faz:
o Faza nastavitve omreţja: ustvarimo in nastavimo komponente omreţja (npr.
vozlišča TCP, UDP), glede na načrt simulacije. Prav tako se nastavijo
dogodki, ki se proţijo v določenem času. Primer takšnega dogodka je
generiranje paketov.
o Faza simulacije: prične simulacijo, ki je predhodno nastavljena. V tej fazi
se dogodki izvajajo po kronološkem vrstnem redu. Faza se izvaja, dokler
simulacijska ura ne poteče.
– Korak 3: Analiza po simulaciji
Glavna naloga tega koraka sta preverjanje pravilnosti programa in ovrednotenje
zmogljivosti simuliranega omreţja. Prva naloga se nanaša na odpravljanje napak v
programu, druga pa na zbiranje in sestavljanje simulacijskih rezultatov.
8.1 Določitev gradnikov topologije omreţja
S programskim jezikom OTcl zgradimo topologijo omreţja in definiramo proţenje dogodkov
v omreţju. Izgradnjo vozlišč in povezav omogoča objekt simulator. Objekt simulatorja
vsebuje funkcije, ki so potrebne za izgradnjo vozlišč, povezav. Tako lahko z instanco $ns
ustvarimo nova vozlišča in povezave. Vozlišča, ki jih ustvarimo, so lahko tipa unicast
(enouporabniško usmerjanje) ali tipa multicast (več uporabniško usmerjanje). Za ustvarjanje
instance objekta se uporabi ukaz:
set ns [new Simulator].
Vozlišče tipa unicast ustvarimo z ukazom:
set n0 [$ns node].
Zgradba vozlišča, ki ga ustvarimo, je prikazana na sliki 28. Vozlišče je sestavljeno iz
objektov:
– Node Entry: predstavlja stičišče povezave in vozlišča,
– Addr Classifier: razvršča pakete na naslednjo povezavo, če le-ta obstaja oziroma
do razvrščevalnika vhodov,
– Port Classifier: posreduje pakete do agenta,
– Agent: predstavlja končno točko, ki ustvari ali uniči paket.
39
Slika 28: Zgradba vozlišča [17]
Če je vozlišče končna točka v omreţju, npr. ponor ali izvor, je vsakemu vozlišču treba dodati
objekt agent. Tip objekta agent je odvisen od transportnega protokola, ki je potreben pri
pošiljanju omreţnega prometa. Če aplikacija generira omreţni promet, ki za pošiljanje
potrebuje transportni protokol UDP, je tudi agent tipa UDP.
Vozlišča med seboj poveţemo s povezavo. Povezava je lahko enosmerna oziroma dvosmerna.
Če nastavimo dvosmerno povezavo, sta vzpostavljeni dve enosmerni povezavi. Na sliki 29 je
prikazana dvosmerna povezava med vozliščema n0 in n1. Enosmerna povezava je sestavljena
iz objektov:
– Link entry: vhod v povezavo.
– Queue: vhod in izhod iz streţne vrste. Izpuščeni paketi se iz streţne vrste pošljejo
do agenta z izhodom nič, kjer se sprostijo.
– Delay: za določanje zakasnitve.
– TTL: izračun parametra TTL za vsak paket posebej.
Slika 29: Zgradba povezave [17]
Povezavi med dvema vozliščema določimo pasovno širino, zakasnitev in tip čakalne vrste.
Čakalna vrsta je lahko različnih tipov. Za simulacijo modelov bomo uporabili čakalno vrsto z
odmetavanjem zadnjega konca (DropTail). To pomeni, da se bodo paketi pri zapolnjeni
čakalni vrsti izpustili na koncu čakalne vrste. Dvosmerne povezavo med vozliščem n0 in n1
ustvarimo z ukazom:
$ns duplex-link $n0 $n1 <pasovna širina> <zakasnitev> <čakalna vrsta>.
Primer povezovanja dveh vozlišč v omreţnem simulatorju NS-2 je prikazano na sliki 30.
Vozlišči n0 in n1 poveţemo med seboj z dvosmerno povezavo. Vozlišče n0 je generator
omreţnega prometa, vozlišče n1 pa ponor oziroma cilj omreţnega prometa.
40
Slika 30: Primer povezave dveh vozlišč [17]
Ko imamo zgrajeno topologijo omreţja, lahko pošiljamo omreţni promet skozi omreţje.
Začetek procesa pošiljanja omreţnega prometa nam omogoča razvrščevalnik dogodkov, ki se
kreira ob instanci objekta simulator. Z razvrščevalnikom dogodkov ob točno določenem času
proţimo določen dogodek. Primer ukaza za proţenje dogodka ob točno določenem času je:
$ns at <cas> <dogodek>.
Čas, pri katerem sproţimo določen dogodek, je podan v sekundah. Dogodek je lahko pričetek
ali prekinitev generiranja omreţnega prometa, zaključek simulacije itd.
8.2 Generiranje omreţnega prometa
Generiranje omreţnega prometa je mogoče na vozliščih, ki jih ustrezno nastavimo. Na
vozliščih generiranje prometa nastavimo na dveh nivojih: na transportnem in aplikacijskem.
Na aplikacijskem nivoju izberemo aplikacijo, s katero ţelimo tvoriti omreţni promet.
Aplikacija je lahko CBR, FTP, telnet, itd. Glede na izbrano aplikacijo izberemo transportni
protokol, ki ga zahteva aplikacija. Če ţelimo uporabiti aplikacijo FTP, moramo uporabiti
protokol TCP, za aplikacijo CBR pa uporabimo protokol UDP. Transportni protokol določimo
v objektu agent. Izbrano aplikacijo in agenta poveţemo z ukazom "attach-agent", ki se
uporabi pri nastavitvi agenta v vozlišču. Primer povezave aplikacije CBR in agenta UDP nad
vozliščem n0 je na sliki 31.
Slika 31: Povezava med aplikacijo CBR in agentom protokola UDP
41
Primer ukazov za nastavitev vozlišča n0 (slika 31), ki generira omreţni promet:
set udp [new Agent/UDP]
$ns attach-agent $n0 $udp
set cbr [new Application/Traffic/CBR]
$cbr attach-agent $udp
Poleg ukazov, ki omogočajo generiranje prometa, je pri aplikaciji CBR treba določiti tudi
velikost paketov in medprihodni čas paketov, kot na sliki 31. Za aplikacijo FTP, ki deluje
preko protokola TCP, je mogoče nastaviti le velikost paketa in širino okna, ki določa, koliko
paketov se bo preneslo po vzpostavljeni povezavi, preden bo sprejemnik poslal potrdilo.
Medprihodnega časa za aplikacijo FTP ni mogoče določiti zaradi lastnosti protokola TCP, ki
prenese pakete ob potrditvi.
Če ţelimo generirati omreţni promet, je treba določiti ponor omreţnega prometa in ga
povezati z izvorom, kot je prikazano z rdečo povezavo na sliki 31. To se naredi z ukazi:
set null [new Agent/Null]
$ns attach-agent $n1 $null
$ns connect $udp $null
Izvajanje simulacije poteka v končnem času. V tem času se generira omreţni promet, kot cbr
promet na sliki 31. Omreţni promet se generira po pretečenem času 0,5 sekunde. Pričetek
generiranja omreţnega prometa za aplikacijo CBR se sproţi z ukazom:
$ns at 0.5 "$cbr start".
Pred zaključkom simulacije je treba omreţni promet ustaviti. Na sliki 31 se omreţni promet
ustavi po preteku časa 4,5 sekunde. To se stori z ukazom:
$ns at 4.5 "$cbr stop".
Izkušnje simulacij z omreţnim simulatorjem NS-2 so pokazale, da je generiranje prometa
treba ustaviti, preden končamo simulacijo, sicer dobimo nepričakovan pojav na koncu
izvajanja simulacije, ker ostanejo zahteve v sistemu nepostreţene. Posledica tega je napačno
vrednotenje rezultatov.
8.3 Sledenje omreţnega prometa
Če ţelimo spremljati dogajanje v omreţju, je treba skozi simulacijo slediti toku omreţnega
prometa s sledilno datoteko. Sledilna datoteka je tekstovna datoteka, v kateri so zapisi za vsak
paket posebej. Zapis predstavlja podrobnosti o tem, kateri mejnik (npr. vozlišče in vrsta) je
paket prečkal pri prenosu skozi omreţje. Sledilno datoteko generiramo z ukazom:
$ns trace-all $datoteka.
Sledilne datoteke se uporabijo pri procesu analize podatkov. Iz sledilne datoteke izberemo
podatke, ki jih potrebujemo za analizo in vrednotenje omreţja. Podatke, ki nas zanimajo,
dobimo s programom, ki je napisan s programskim jezikom AWK.
42
Slika 32: Primer tekstovnega zapisa sledilne datoteke [17]
Format vsake sledi je sestavljen iz dvanajstih polj (slika 32). Vsako polje ima svoj pomen.
Prvo polje je tip dogodka, ki ga je opravil paket. Tip dogodka se označuje z enim izmed štirih
mogočih simbolov:
r : sprejem paketa v vozlišču,
+ : vhod v vrsto,
- : izhod iz vrste in
d : paket je bil izpuščen in ni bil sprejet.
Drugo polje prikazuje čas, ob katerem se dogodek zgodi. Tretje in četrto polje predstavljata
začetno in končno vozlišče na povezavi pri določenem dogodku. Peto polje pomeni tip paketa,
ki je odvisen od vrste omreţnega prometa (npr. CBR, ali TCP). Šesto polje navaja velikost
paketa. Sedmo polje je niz zastavic, ki se postavijo v izjemnih primerih. Osmo polje je
identifikacijska številka toka prometa, ki jo določi uporabnik. Uporablja se za analizo, kjer z
identifikacijsko številko laţje razločimo tok omreţnega prometa. Polji 9 in 10 označujeta
izvorni in ciljni naslov. Polje enajst predstavlja sekvenčno številko omreţnega protokola.
Polje dvanajst je zadnje polje v formatu sledi in označuje identifikacijsko številko paketa. Z
identifikacijsko številko paketa določimo kraj in čas nahajanja paketa v omreţju.
8.4 Animacijsko orodje NAM
Z animacijskim orodjem NAM (ang. Network AniMation) si pomagamo pri preverjanju
pravilnosti delovanja simulacijskega modela. Poleg tega lahko z njim spremljamo omreţni
promet in celotno delovanje omreţja. Animacijsko orodje NAM je preprost uporabniški
vmesnik, ki se uporablja za sledenje prometa in omogoča mnogo vizualnih značilnosti. Te
značilnosti so barvni toki paketov, zakasnitev in izpuščanje paketov, označevanje vozlišč,
barvanje povezav in prikaz delovanja vrste. Orodje NAM, ki je prikazano na sliki 33, se
vključi z ukazom "nam".
43
Slika 33: Primer orodja NAM
Za prikaz delovanja simulacije potrebuje orodje NAM sledilno datoteko, ki jo tvorimo s
spodnjim ukazom:
$ns namtrace-all $datoteka.
Izvajanje simulacije v orodju NAM poteka po zapisih, ki so podani v datoteki.
8.5 Analiza simulacije omreţnega prometa
Analizo simulacije izvedemo po generiranju sledilne datoteke, v kateri so zapisi vsakega
paketa. Daljši kot je čas izvajanja simulacije, večji je obseg podatkov v sledilni datoteki.
Zaradi tega je statistika podatkov bolj točna. Analiza se izvaja s programom v programskem
jeziku AWK, ki je pomemben za pridobitev ustreznih informacij iz sledilne datoteke in
pravilno vrednotenje rezultatov simulacije. AWK je programski jezik, ki se uporablja za
procesiranje tekstovnih datotek. Z ukazi v programu AWK obdelujemo zapise v tekstovni
datoteki. Vsak zapis je sestavljen iz polj, ki so med seboj ločena s presledki. S programom
AWK izberemo polja, ki nas zanimajo, in nad temi polji izvedemo operacije za izračun
rezultatov. V diplomski nalogi se osredotočimo na izračun rezultatov za parametre kakovosti
storitev, kot so zakasnitev, sprememba zakasnitev, izguba paketov in prepustnost. Za vsakega
izmed njih napišemo svoj program v programskem jeziku AWK.
S programom AWK dobimo potrebne podatke, ki jih zapišemo v tekstovno datoteko in jih
prikaţemo na grafu. Z grafičnim prikazom podatkov postane analiza rezultatov simulacij
enostavna. Za grafični prikaz podatkov uporabljamo orodje Gnuplot. Prednost programa
AWK je v preprosti zgradbi in funkcionalnosti. Analiza sledilnih datotek s programom AWK
ima tudi nekaj slabosti, ki so:
– pri tvorjenju sledilne datoteke se uporabi velika količina resursov (npr. prostora v
pomnilniku), kar dramatično poveča simulacijski čas,
– sledilne datoteke vsebujejo veliko informacij, ki jih je teţko analizirati,
– potrebno je dobro poznavanje programskega jezika AWK.
44
8.6 Parametri kakovosti storitev
Aplikacije iz podatkovnega sveta, kot so prenos elektronske pošte, datotek, in brskanja po
svetovnem spletu, so večinoma nezahtevne glede kakovosti pri prenosu [8]. Večini je dovolj
ţe povezljivost. Z napredkom tehnologij so na podatkovnih omreţjih nastale aplikacije, ki jim
zgolj povezljivost ne zadošča več. Takšne aplikacije so na primer: prenos govora, prenos
videa in igranje interaktivnih iger preko interneta. Aplikacije se izvajajo v realnem času, zato
od omreţja pričakujejo izpolnjevanje določenih zahtev glede parametrov kakovosti storitev.
Parametre kakovosti storitev bomo skozi simulacijo spremljali za vsak poslan paket posebej.
Parametri kakovosti storitev:
Zakasnitev (ang. delay) paketa predstavlja razliko med začetnim časom prenosa paketa in
časom, ko je paket prispel na cilj (končni čas). Zakasnitev ni samo čas, ki se porabi za prenos
paketa skozi omreţje, ampak je tudi čas paketa v streţni vrsti in procesorski čas obdelave
paketa na vozlišču (streţniku). Merimo jo v milisekundah. Zakasnitev paketa izračunamo po
naslednji formuli:
zakasnitev paketa = čas prihoda paketa na cilj – čas začetka prenosa. (1)
Spremenljivost zakasnitve (ang. jitter) predstavlja spremenljivost zakasnitve med dvema
paketoma. Merimo jo v milisekundah. Oceno za jitter [33] izračunamo po naslednji enačbi:
J(i) = J (i-1) + ( ), kjer je: (2)
J(i) – vrednost jittra za trenutni paket i,
J(i-1) – vrednost jittra za prejšnji paket paketa i,
D(i-1,i) – razlika v zakasnitvi med trenutno poslanim paketom i in predhodno
poslanim paketom paketa i.
Razlika v zakasnitvi D(i,j) oziroma sprememba zakasnitve je razlika med časom prenosa
paketa i in časom prenosa paketa j. Računa se po naslednji enačbi:
D(i,j) = (Rj-Sj) - (Ri-Si), kjer je: (3)
Rj – čas prihoda paketa j na cilj,
Sj – začetni čas oddaje paketa j,
Ri – čas prihoda paketa i na cilj,
Sj – začetni čas oddaje paketa i.
Jitter (enačba 2) se računa iterativno za vsak sprejeti paket na koncu vozlišča. Vrednost jittra
se izračuna na vsakem koraku in je odvisna od prejšnje vrednosti jittra ter razlike v zakasnitvi
(enačba 3) med dvema oddanima in prejetima paketoma. Razliko med dvema oddanima in
prejetima paketoma ter vrednostjo jittra prejšnjega paketa delimo z vrednostjo šestnajst, da
zmanjšamo vpliv šuma.
45
Prepustnost (ang. Throughput) predstavlja, kolikšno število bitov se bo preneslo v
določenem časovnem intervalu. Prepustnost računamo ob vsakem prejetem paketu. Časovni
interval bo v našem primeru predstavljal razliko med začetkom pošiljanja paketa in prihodom
vsakega paketa na cilj. Prepustnost merimo v megabitih na sekundo. Izračuna se po enačbi 4:
prepustnost = ( ) . (4)
Deleţ izgubljenih paketov (ang. Packet loss) opisuje, koliko paketov je bilo izgubljenih med
prenosom od izvora (vhoda) do cilja (izhoda). Deleţ izgubljenih paketov se meri v procentih.
Parameter je izrednega pomena za realno časovni promet, ki se prenaša preko protokola UDP,
ker ne zagotavlja dostave paketa. Zaradi tega razloga izguba vsakega paketa vpliva na
delovanje realno časovne aplikacije. Izračuna se po enačbi 5:
deleţ izgubljenih paketov = ( ) * 100 . (5)
46
9 Simulacije omreţja in analiza rezultatov
Za izvajanje simulacij omreţja IP s protokolom MPLS in brez njega smo uporabili omreţni
simulator NS-2. Omreţni simulator NS-2 poganjamo na operacijskem sistemu Ubuntu Linux,
ki je najbolj priljubljena distribucija Linuxa. S simulatorjem NS-2 smo preverili
funkcionalnosti in vpliv protokola MPLS na omreţje IP z vidika parametrov kakovosti
storitev, kot so zakasnitev prenosa paketov, sprememba zakasnitve, prepustnost in izguba
paketov. Za ta namen smo preko eksperimentov zgradili različne simulacijske modele. Začeli
smo s preprostim simulacijskim modelom z enostavno topologijo omreţja, s katerim smo
preverili hitrost prenosa paketov s protokolom MPLS in brez njega. Model smo razširili v bolj
kompleksnega z namenom, da analiziramo vpliv prometnega inţeniringa, ki ga omogoča
protokol MPLS z vzpostavitvijo eksplicitne poti skozi omreţje MPLS.
Predpostavke pri izvajanju simulacij
Realno omreţje MPLS je sestavljeno iz usmerjevalnikov, ki so med seboj povezani s kabli
(npr. bakreni ali optični). Namesto izgradnje realnega omreţja smo za izvajanje
eksperimentov definirali simulacijski model. Ta je lahko sestavljen iz vozlišč IP ali vozlišč
MPLS, ki imajo omogočen protokol MPLS. Vozlišča so med seboj povezana s povezavami.
Za izvajanje simulacije nad simulacijskim modelom predpostavimo:
1. Na vozlišču se lahko naenkrat obdeluje samo en paket oziroma ena zahteva. Pri
obdelavi paketa na vozlišču ne prihaja do napak. Čas zadrţevanja zahteve v sistemu je
odvisen od časa čakanja v čakalni vrsti in od časa streţbe v vozlišču. Čas streţbe na
vozlišču je konstanten.
2. Paketi se v streţnih vrstah razvrščajo statično, po principu FIFO (ang. First in First
Out), kar pomeni, da izhajajo iz vrste v enakem vrstnem redu, kot v njo prihajajo.
3. Pri prenosu paketov med vozlišči ne prihaja do napak. Za vse pakete, ki se prenašajo v
omreţju simulacijskega modela, je vnaprej določena pot, po kateri potujejo. Skozi
simulacijski čas se le-ta ne spreminja.
4. Dolţina streţne vrste je končna. Privzeto največje število paketov, ki je lahko v streţni
vrsti, je nastavljeno na vrednost 50. Pri zapolnjeni streţni vrsti se paketi izgubijo.
5. Po zapolnitvi streţne vrste se zahteve začnejo odmetavati po principu zadnjega konca
(ang. DropTail). To pomeni, da se izpustijo vsi paketi, ki pridejo v zapolnjeno streţno
vrsto.
6. V simulaciji smo se omejili na spremljanje samo ene vrste omreţnega prometa. Na
eno vrsto omreţnega prometa smo se osredotočili zaradi manj kompleksne analize
rezultatov.
7. Vrednost intenzivnosti pošiljanja omreţnega prometa se določi na začetku izvajanja
simulacije.
8. Izvajanje simulacije poteka v končno določenem času. Privzeli smo, da se simulacija
konča, ko preteče 20 sekund. V tem času se generira omreţni promet paketov, ki se
uporablja za potrebe simulacije.
Predpostavke rezultatov
Osnovna predpostavka je, da se bodo v omreţju IP s protokolom MPLS paketi prenašali
hitreje kot v omreţju IP brez protokola MPLS. V omreţju IP bodo vozlišča, ki imajo
vklopljen protokol MPLS, prenašala pakete hitreje, z manjšo zakasnitvijo in z večjo
prepustnostjo paketov.
47
Glavna aplikacija protokola MPLS je prometni inţeniring. Omreţni simulator NS-2 omogoča
prometni inţeniring z vzpostavitvijo dodatne eksplicitne poti. Z uporabo prometnega
inţeniringa v omreţju MPLS predpostavljamo, da bodo parametri kakovosti storitev boljši kot
brez uporabe prometnega inţeniringa v omreţju IP. Tako bomo dobili manjšo zakasnitev,
spremenljivost zakasnitve in izgubo paketov. Domnevamo, da bo z uporabo prometnega
inţeniringa prepustnost paketov konstanta.
Omejitve pri izvajanju simulacij
Omejitve simulacijskega modela glede na omreţje MPLS realnega sistema so:
1. Za vsa vozlišča v simulacijskem modelu velja enak čas procesiranja ne glede na
intenzivnost prihajanja paketov. Vozlišča ne morejo dodeljevati procesnih virov kot
usmerjevalniki v realnih omreţjih. Na usmerjevalniku se procesorski čas spreminja v
odvisnosti od intenzivnosti prihajanja paketov.
2. V realnem omreţju MPLS je čas procesiranja IP-paketa, opremljenega z labelo MPLS,
hitrejši kot na vozliščih omreţnega simulatorja, ker se uporablja strojna oprema, ki
dejansko loči, ali se IP-paket posreduje na osnovi labele ali ne.
3. V realnem omreţju je lahko poljubno število uporabnikov, ki generirajo promet s
pošiljanjem podatkov v omreţje v obliki paketov. V simulacijskem modelu smo se
omejili na največ dva generatorja prometa.
4. V simulacijskem modelu ne moremo simulirati govornega prometa z uporabo
aplikacije VoIP, kot je na primer program Skype, saj smo pri tem omejeni s strani
omreţnega simulatorja NS-2. Omreţni simulator ne omogoča aplikacije VoIP, zato s
simulacijo ne moremo preveriti, kako bi se naš simulacijski model odzival pri uporabi
aplikacije VoIP in ostalega naključno generiranega omreţnega prometa. Omreţni
simulator NS-2 tudi ne ponuja dobrega pribliţka delovanju aplikacije VoIP. Če bi
ţeleli izvajati simulacijo nad simulacijskim modelom z uporabo aplikacije VoIP, bi
morali izbrati drug omreţni simulator, kot je na primer OPNET. Simulacijo s
programom Skype bi lahko izvajali na realnem omreţju.
5. Realna omreţja IP so ţe nekaj časa nadgrajena s protokolom MPLS. Zaradi tega je
mogoče v realnem omreţju MPLS izvajati različne funkcionalnosti, ki jih omogoča
protokol MPLS. V nasprotju z realnimi omreţji pa omreţni simulator NS-2 ne
omogoča vseh funkcionalnosti protokola MPLS, temveč samo izvajanje prometnega
inţeniringa z vzpostavitvijo eksplicitne poti. Kakovost storitev, navidezna zasebna
omreţja in preusmerjanje prometa ob padcu povezave v omreţnem simulatorju niso
podprti.
Pri podanih predpostavkah in omejitvah sistemov smo najprej preverili vpliv protokola MPLS
na delovanje omreţja IP, ki ga zgradimo z omreţnim simulatorjem NS-2. V ta namen smo
izvedli simulacijo protokola MPLS.
48
9.1 Simulacija protokola MPLS
Eksperiment izvedemo z namenom, da s simulacijo omreţja IP ugotovimo, kako protokol
MPLS vpliva na omreţje IP. Zanima nas, ali se paketi skozi omreţje IP posredujejo hitreje ali
ne. Predpostavljamo, da se bodo paketi skozi omreţje IP s protokolom MPLS prenašali hitreje
kot v omreţju IP brez protokola MPLS. To bomo najlaţje ugotovili tako, da bomo izmerili
povprečno zakasnitev paketa od izvora do ponora. Hitrost prenosa paketov je namreč odvisna
od zakasnitev paketov skozi omreţje. Večja kot je zakasnitev, manjša je hitrost prenosa in
obratno. Hiter prenos paketov skozi omreţje pomeni večjo prepustnost poslanih paketov v
določenem času.
Slika 34: Model preprostega omreţja IP
Eksperiment smo izvedli z izgradnjo preprostega modela omreţja IP s slike 34, ki je
sestavljeno iz izvora (generator) in ponora (cilj) omreţnega prometa ter treh vozlišč IP, med
katerimi sta dve na robu omreţja, eno pa vmes med njima. Vse povezave v omreţju imajo
zakasnitev 10 ms in pasovno širino 1 Mbit/s. Model omreţja IP s protokolom MPLS je enak
kot na sliki 34. Razlika je samo v tem, da je na vozliščih ena, dva in tri omogočen protokol
MPLS. Skozi model omreţja s protokolom MPLS in brez njega pošiljamo konstanten tok
paketov velikosti 1000B. Pakete pošiljamo na vsake pol sekunde.
S simulacijo omreţja IP s protokolom MPLS in brez njega dobimo enake rezultate. Povprečna
zakasnitev paketa, ki potuje skozi omreţje IP od izvora do ponora, je v obeh primerih 72 ms.
Po rezultatih sklepam, da s simulacijo omreţja IP s protokolom MPLS in brez njega ne
doseţemo hitrejšega prenosa paketov, ker je zakasnitev enaka tako za omreţje s protokolom
MPLS kot za omreţje brez njega. Za vozlišča MPLS v omreţju MPLS velja enak streţni čas
kot za vozlišča IP v omreţju IP. Vozlišča izvajajo osnovne funkcionalnosti protokola MPLS,
ne pa dejanske funkcije dodajanja labele paketu, s katero vplivamo na hitrejši prenos paketov
skozi omreţje. Če bi ţeleli hitrejši prenos paketov v omreţju MPLS, bi moral omreţni
simulator omogočati parametre, s katerimi bi nastavili čas streţbe za vozlišča IP in vozlišča
MPLS.
Kot smo ugotovili, na primeru enostavnega omreţja IP z uporabo MPLS in brez njega ne
pridemo do oprijemljivih rezultatov, zato smo se v nadaljevanju osredotočili na uporabo
protokola MPLS v povezavi s prometnim inţeniringom.
49
9.2 Simulacija prometnega inţeniringa
Vsi nadaljnji eksperimenti bodo temeljili na simulaciji prometnega inţeniringa, ki s pomočjo
protokola MPLS omogoča vzpostavitev eksplicitne poti skozi omreţje MPLS. V omreţju IP
brez protokola MPLS prometni inţeniring na osnovi vzpostavitve eksplicitne poti ni mogoč.
Za potrebe izvajanja vseh nadaljnjih eksperimentov zgradimo dva simulacijska modela:
– model IP (slika 35),
– model MPLS (slika 36).
Značilnosti obeh simulacijskih modelov je enaka topologija omreţja z enakimi
karakteristikami povezav. Simulacijska modela sta sestavljena iz dveh generatorjev
omreţnega prometa, sedmih vozlišč (usmerjevalnikov) in dveh ciljev, ki predstavljata ponor
omreţnega prometa. Vozlišča v omreţju so razporejena tako, da sta vozlišči 2 in 8 na robu
omreţja, vozlišča 3, 4, 5, 6 ter 7 pa v hrbtenici omreţja. Tako predstavljajo vsa vozlišča med
vozliščem 2 in 8 hrbtenično omreţje simulacijskega modela. Vse povezave v omreţju imajo
zakasnitev 10 ms in pasovno širino 1 Mbit/s. Pasovno širino 2 Mbit/s imata povezavi med
vozliščema 2 in 3 ter 7 in 8. Povezavi potrebujeta višjo pasovno širino od ostalih povezav, ker
se na tem mestu promet zdruţuje. Razlika med modelom IP in modelom MPLS je v vrsti
uporabljenih vozlišč za izgradnjo omreţja. V modelu IP se uporabljajo običajna vozlišča IP, v
modelu MPLS pa vozlišča s protokolom MPLS. Vozlišča MPLS omogočajo vzpostavitev
eksplicitne poti skozi omreţje MPLS.
Kot je prikazano na sliki 35, se bo v modelu IP celotni omreţni promet iz generatorja 1 (rdeča
črtkana puščica) in generatorja 2 (zelena črtkana puščica) pošiljal po najkrajši poti, ki poteka
med vozlišči 2, 3, 4, 5 in 8. V modelu IP predpostavljamo, da bo prihajalo do točke zasičenja
na vozlišču 3. Razlog za zasičenje bo v zmanjšanju pasovne širine iz 2 Mbit/s (povezava med
vozliščem 2 in 3) na 1 Mbit/s (povezava med vozliščem 3 in 4). Povezava med vozliščem 3 in
4 (modra puščica na sliki 35) bo tako predstavljala ozko grlo hrbteničnega omreţja. Zaradi
tega se bodo paketi pri veliki intenzivnosti pošiljanja nabirali v streţno vrsto vozlišča 3 (točka
zasičenja), dokler ne bo prišlo do zapolnitve streţne vrste in s tem do izgube paketov. Izguba
paketov je tako omejena z dolţino streţne vrste.
Slika 35: Model IP
V modelu MPLS na sliki 36 se bo omreţni promet iz generatorja 1 (rdeča črtkana puščica)
pošiljal po najkrajši poti, omreţni promet iz generatorja 2 (zelena črtkana puščica) pa po
eksplicitni poti. Eksplicitno pot med vozlišči 2, 3, 6, 7, 5 in 8 predhodno nastavimo z ukazi iz
poglavja 7.2.4. Pri eksplicitni poti ni nujno, da je optimalna, saj lahko vsebuje več vozlišč in
povezav med vozlišči, kar lahko poveča zakasnitev paketov na poti. Zaradi vzpostavitve
dodatne poti v modelu MPLS predpostavimo, da bomo odpravili problem ozkega grla v
hrbteničnem omreţju modela MPLS. Promet se bo iz povezave med vozliščema 2 in 3 s
50
pasovno širino 2 Mbit/s pošiljal na dve ločeni povezavi s pasovno širino 1 Mbit/s. Tako na
vozlišču 3 ne bo točke zasičenja, pri kateri bi prišlo do zapolnitve streţne vrste in izgube
paketov. Točka zasičenja se lahko pojavi na generatorju 1 in generatorju 2, saj je povezava
med generatorjem in vozliščem 2 samo 1 Mbit/s in predstavlja ozko grlo. Generatorja lahko
pošiljata pakete v omreţje z največjo hitrostjo 1 Mbit/s. Če je hitrost večja, bo prišlo do točke
zasičenja ţe na generatorju in paketi se ne bodo posredovali v hrbtenično omreţje MPLS.
Slika 36: Model MPLS
Izvajanje simulacije bo potekalo v dvajsetsekundnem časovnem intervalu. V tem času se bo
generiral omreţni promet iz generatorja 1 in generatorja 2. Omreţni promet iz obeh
generatorjev prometa bomo generirali v različnih časovnih trenutkih enako za model IP kot za
model MPLS. Promet iz generatorja 2 bomo generirali v simulacijskem času ene sekunde, kot
prikazuje modra črta na sliki 37. Promet iz generatorja 1 bomo generirali v času dveh sekund,
kot prikazuje rdeča črta na sliki 37. Generiranje prometa bomo ustavili po preteku
simulacijskega časa petnajstih sekund.
Z generatorjem 1 bomo v eksperimentih generirali različne vrste prometa. Generirali bomo
omreţni promet z deterministično in poissonovo verjetnostno porazdelitvijo preko protokola
UDP ter promet FTP preko protokola TCP. Omreţni promet na generatorju 2 se bo v vseh
eksperimentih generiral z deterministično porazdelitvijo. To pomeni, da se bodo paketi
pošiljali z enakimi medprihodnimi časi.
Skozi simulacijo bomo opazovali, kako se parametri kakovosti storitev omreţnega prometa
paketov generatorja 2 spreminjajo glede na začetek generiranja omreţnega prometa na
generatorju 1 v modelu IP in modelu MPLS. Pri analizi vseh rezultatov simulacij prometnega
inţeniringa se bomo osredotočili na omreţni promet iz generatorja 2, saj je zaradi
deterministične porazdelitve enostaven za prikaz in analizo.
Slika 37: Generiranje omreţnega prometa za generator 1 in generator 2
Namen vseh eksperimentov prometnega inţeniringa je preveriti skozi simulacijo, kako
uporaba eksplicitne poti v omreţju MPLS vpliva na parametre kakovosti storitev pri različni
vrsti in intenzivnosti omreţnega prometa, pri čemer bomo uporabili modela IP in MPLS.
51
9.2.1 Eksperiment 1
Pri eksperimentu 1 se generira omreţni promet z deterministično porazdelitvijo na obeh
generatorjih modelov IP in MPLS. Paketi omreţnega prometa se pošiljajo v konstantnih
časovnih intervalih z uporabo aplikacije CBR, ki deluje preko protokola UDP. Velikost
generiranega paketa je 512B. Za generator 1 in generator 2 so nastavljeni parametri prikazani
v tabeli 3 in v času izvajanja eksperimenta ostajajo nespremenjeni. Spreminja se samo
intenzivnost za generator 2, generator 1 ima enako intenzivnost za celotni eksperiment 1.
Tabela 3: Parametri za eksperiment 1
Največja prepustnost omreţja (paketi/s) = (6)
Za model IP eksperimenta določimo teoretično zgornjo mejo skupne intenzivnosti pošiljanja
paketov iz generatorja 1 in generatorja 2, pri kateri ne bo prihajalo do točke zasičenja na
vozlišču 3 (slika 35) in posledične izgube paketov. Teoretično zgornjo mejo oziroma največjo
prepustnost omreţja izračunamo na podlagi velikosti paketa in hitrosti povezave med
vozliščema 3 in 4 (enačba 6), ki je ozko grlo hrbteničnega omreţja modela IP (slika 35). Ker
je velikost vsakega poslanega paketa 512B in pasovna širina povezave 1 Mbit/s, je teoretična
zgornja meja pribliţno 245 paketov/s. Če ne ţelimo točke zasičenja v hrbteničnem omreţju
modela IP, mora biti celotna intenzivnost pošiljanja iz generatorja 1 in generatorja 2 manjša
od intenzivnosti 245 paketov/s, sicer bo prišlo v modelu IP do zapolnitve streţne vrste na
vozlišču 3 (slika 35), ki predstavlja točko zasičenja.
Teoretična zgornja meja skupne intenzivnosti pošiljanja paketov iz generatorja 1 in
generatorja 2 je za model MPLS dvakrat večja kot za model IP, saj se promet v hrbteničnem
omreţju pošilja po dveh ločenih poteh s pasovno širino 1 Mbit/s (slika 36). Tako bo teoretična
zgornja meja skupne intenzivnosti v modelu MPLS pribliţno 490 paketov/s.
V modelih IP in MPLS mora za generator 1 in generator 2 veljati, da pošiljata pakete z
največjo intenzivnostjo 245 paketov/s. Največjo intenzivnost pošiljanja paketov določa
povezava med generatorjem in vozliščem 2 (slika 36). Ker je velikost vsakega generiranega
paketa 512B in pasovna širina povezave 1 Mbit/s, je lahko največja intenzivnost generatorja
245 paketov/s. Če je intenzivnost pošiljanja na generatorju večja od 245 paketov/s, bo prišlo
do točke zasičenja ţe na generatorju (slika 36) ter s tem do izgube paketov, preden bodo
prispeli v hrbtenično omreţje modelov IP in MPLS. Zaradi tega teoretično v hrbteničnem
omreţju modela MPLS ne more priti do zasičenja in izgube paketov.
Generator 1 Generator 2
Velikost paketa 512B 512B
Generiranje paketov deterministično deterministično
Aplikacija CBR CBR
Transportni protokol UDP UDP
52
Generator 1 je pošiljal pakete s fiksno intenzivnostjo 100 paketov/s, za generator 2 pa smo
določili različne intenzivnosti pošiljanja paketov (10, 50, 100, 160…). Pri različnih
intenzivnostih generatorja 2 in fiksni intenzivnosti generatorja 1 smo izmerili povprečne
zakasnitve pošiljanja paketov v modelih IP in MPLS (tabela 4). Poleg povprečnih zakasnitev
smo izmerili tudi povprečne vrednosti jittra (tabela 5).
Generator 2 (paketi/s) IP (ms) MPLS (ms)
10 84,28 96,47
50 84,28 96,47
100 84,28 96,47
160 241,02 94,76
200 254,65 95,80
250 385,98 237,71
Tabela 4: Povprečna zakasnitev za eksperiment 1
Na podlagi tabele 4 in izmerjene povprečne zakasnitve smo določili intenzivnost za generator
2, pri kateri smo simulirali parametre kakovosti storitev za modela IP in MPLS. Iz tabele 4
vidimo, da se povprečna zakasnitev do intenzivnosti 160 paketov/s ne spreminja za modela IP
in MPLS. Povprečna zakasnitev je za majhne intenzivnosti (npr. 10, 50, 100 paketov/s)
manjša v modelu IP kot v modelu MPLS, zato ničesar ne pridobimo, če pošiljamo promet po
eksplicitni poti v modelu MPLS. Na račun eksplicitne poti se bo v modelu MPLS pojavila
celo večja zakasnitev. Do opazne razlike pridemo pri intenzivnosti 160 paketov/s, kjer se v
modelu IP povprečna zakasnitev drastično poveča, v modelu MPLS pa celo za malenkost
zmanjša. Zmanjšanje zakasnitve v modelu MPLS je posledica spremembe medprihodnega
časa paketov v streţno vrsto na vozlišču 2 (slika 36), kjer se zdruţuje omreţni promet iz
generatorja 1 in generatorja 2.
Pri intenzivnosti 160 paketov/s na generatorju 2 se povprečna zakasnitev v modelu IP poveča
zaradi točke zasičenja na vozlišču 3 (slika 35). Pri točki zasičenja se streţna vrsta zapolni in
paketi se zavrţejo. Točka zasičenja se pojavi, ker skupna intenzivnost 260 paketov/s iz
generatorja 1 in generatorja 2 preseţe teoretično zgornjo mejo skupne intenzivnosti 245
paketov/s. Za vsako nadaljnje povečanje intenzivnosti na generatorju 2 bo sledilo povečanje
povprečne zakasnitve v modelu IP, saj se skupna intenzivnost iz generatorja 1 in generatorja 2
samo povečuje ter ne ustreza teoretični zgornji meji intenzivnosti 245 paketov/s.
V modelu MPLS se povprečna zakasnitev do intenzivnosti 250 paketov/s bistveno ne
spreminja. Povprečna zakasnitev se poveča pri intenzivnosti 250 paketov/s, kar je posledica
točke zasičenja na generatorju 2 (slika 36). Do točke zasičenja pride, ker je intenzivnost na
generatorju 2 (250 paketov/s) večja od največje intenzivnosti generatorja (245 paketov/s).
53
Generator 2 (paketi/s) IP (ms) MPLS (ms)
10 0,029 0,001
50 0,005 0,008
100 0,002 0,001
160 1,978 0,346
200 1,548 0,411
250 1,314 0,122
Tabela 5: Povprečen jitter za eksperiment 1
Povprečna vrednost jittra (tabela 5) je v modelu MPLS vedno manjša kot v modelu IP, ne
glede na intenzivnost pošiljanja omreţnega prometa na generatorju 2. Vzrok za manjši jitter v
modelu MPLS je v tem, da se pošilja omreţni promet iz generatorja 2 po eksplicitni poti
ločeno od ostalega omreţnega prometa, medtem ko se v modelu IP pošilja z ostalim
prometom po isti (najkrajši) poti. Zaradi pošiljanja po ločenih poteh se v streţni vrsti na
vozlišču 3 (slika 36) nabira manj paketov, posledica tega pa so manjše povprečne vrednosti
jittra. Zanimiv pojav je pri 250 paketih/s, kjer vrednosti jittra padejo zaradi točke zasičenja na
generatorju. Točka zasičenja na generatorju povzroči manjše število prenesenih paketov v
hrbtenično omreţje modela IP in MPLS.
V nadaljevanju nas je zanimalo, kako generator 2 z intenzivnostjo 160 paketov/s in
generator 1 z intenzivnostjo 100 paketov/s vplivata na simulacijo parametrov kakovosti
storitev v modelih IP in MPLS. To je prikazano v scenariju 1. V scenariju 2 smo preverili za
primer, ko generator 2 generira omreţni promet z intenzivnostjo 10 paketov/s.
Scenarij 1
V scenariju 1 smo generirali omreţni promet s parametri iz tabele 3 in z naslednjimi
intenzivnostmi za generator 1 in generator 2:
– generator 1: 100 paketov/s,
– generator 2: 160 paketov/s.
Za scenarij 1 pri eksperimentu 1 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 38.
54
a)
b)
c)
Slika 38: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 1
eksperimenta 1 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
55
Iz grafa a) na sliki 38 vidimo, da se do časa dveh sekund paketi v modelu IP pošiljajo z
manjšo zakasnitvijo kot paketi v modelu MPLS. V času dveh sekund se začnejo pošiljati
paketi omreţnega prometa iz generatorja 1. Promet iz generatorja 1 vpliva na spremembo
zakasnitve paketov iz generatorja 2. Zakasnitev v modelu IP linearno raste od časa dveh do
časa petih sekund. To pomeni kopičenje paketov v streţni vrsti vozlišča, dokler se le-ta ne
zapolni. Ko se streţna vrsta zapolni, pridemo do točke zasičenja, kjer se začnejo paketi
izgubljati. Zakasnitev preneha linearno rasti in začne variirati. Točka zasičenja se pojavi po
času petih sekund na vozlišču 3 modela IP (slika 35).
Medprihodni čas paketa (s) = (7)
V modelu MPLS je porast zakasnitve manjši, ker se ne pojavi točka zasičenja. Zakasnitev
variira v majhnih mejah skozi celotni čas simulacije. Zanimiv pojav, ki se zgodi med časom
šestih in osmih sekund, je komaj opazno zmanjšanje zakasnitve. Čeprav je sprememba
zakasnitve majhna, je njen vpliv dobro viden na vrednosti jittra iz grafa b) na sliki 38. To
pripišemo dejstvu, da se med časom šestih in osmih sekund spremeni medprihodni čas
paketov (generator 2) v streţno vrsto na vozlišču 2 (slika 36). Medprihodni čas je z vsakim
prihodom paketa v streţno vrsto krajši za neko majhno vrednost. V našem primeru je zaradi
pošiljanja paketov iz generatorja 2 z intenzivnostjo 160 paketov/s medprihodni čas (enačba 7)
vsakega poslanega paketa 0,00625 sekund. Ker je medprihodni čas izredno majhen in podan
na pet decimalk natančno, se bo njegov vpliv v streţni vrsti poznal šele po pretečenem času
šestih sekund. Tako se bo ta pojav ponavljal skozi čas simulacije na pribliţno vsakih 6
sekund. Na krajšanje medprihodnega časa vplivata predvsem zadnji dve decimalki. Če
izberemo medprihodni čas 0,006 sekund, do vpliva krajšanja medprihodnega časa ne bo
prišlo, zato se ne pojavi sunkovit padec v vrednosti jittra.
Vpliv krajšanja medprihodnega časa pri intenzivnosti 160 paketov/s smo preverili s
simulacijo. Pri tem smo spremljali, kako se paketi nabirajo v streţni vrsti na vozlišču 2
modela MPLS (slika 36), kjer se promet iz generatorja 1 in generatorja 2 zdruţuje. Do časa
šestih sekund se paketi nabirajo v zaporedju Z Z R. Pri tem R pomeni paket iz generatorja 1,
Z pa paket iz generatorja 2. Po času šestih sekund se vrstni red paketov spremeni, in sicer se
paketi nabirajo v zaporedju R Z R. Ker se v streţni vrsti nahaja samo en paket iz generatorja
2, se zakasnitev paketov zmanjša.
Vsaka sprememba zakasnite se odraţa na vrednosti jittra, ki ga prikazuje graf b) na sliki 38.
Jitter se v modelih IP in MPLS pojavi v času dveh sekund, ko se začne generirati omreţni
promet iz generatorja 1. V modelu IP je vrednost jittra med časom dveh in petih sekund
konstantna. Zaradi točke zasičenja se v času petih sekund vrednost jittra poveča in začne
variirati. Vrednost jittra v modelu MPLS konstantno niha, dokler ne pride do točke, kjer se
medprihodni čas paketov v streţni vrsti spremeni. V tej točki se vrednost jittra zmanjša in
začne konstantno variirati v majhnih mejah.
56
Iz grafa c) na sliki 38 je razvidno, da je prepustnost v modelu MPLS skozi čas simulacije
konstanta. V modelu IP se prepustnost paketov začne zmanjševati, ko se v času dveh sekund
iz generatorja 1 generira omreţni promet. Ko delujeta generator 1 in generator 2, je
intenzivnost pošiljanja prevelika, zato pride do točke zasičenja na vozlišču 3 v modelu IP
(slika 35) in do izgube paketov. V modelu IP se paketi izgubljajo skozi celotni simulacijski
čas, zato prepustnost postopno pada. Prepustnost paketov iz generatorja 2 je odvisna tudi od
zakasnitve paketov. Bolj so paketi zakasnjeni, manjša je prepustnost. V modelu IP je deleţ
vseh izgubljenih paketov pribliţno 6-odstoten, v modelu MPLS pa ne opaţamo izgub.
Scenarij 2
V scenariju 2 smo generirali omreţni promet s parametri iz tabele 3 in naslednjimi
intenzivnostmi za generator 1 in generator 2:
– generator 1: 100 paketov/s,
– generator 2: 10 paketov/s.
Za scenarij 2 pri eksperimentu 1 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 39.
57
a)
b)
c)
Slika 39: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 2
eksperimenta 1 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
58
Iz grafa a) na sliki 39 vidimo, da je zakasnitev pred časom dveh sekund manjša v modelu IP
kot v modelu MPLS. V času dveh sekund se pojavi povečanje zakasnitve v obeh modelih,
zaradi generiranja omreţnega prometa na generatorju 1. Čeprav se zakasnitev poveča, je še
vedno manjša v modelu IP kot v modelu MPLS. Skupna intenzivnost generatorja 1 in
generatorja 2 je 110 paketov/s in ni prevelika glede na teoretično zgornjo mejo skupne
intenzivnosti modela IP, ki je 245 paketov/s. Tako ni potrebe po pošiljanju omreţnega
prometa po eksplicitni poti v modelu MPLS.
Eksplicitna pot je daljša, zato se paketi po njej prenašajo z večjo zakasnitvijo. Eksplicitna pot
v modelu MPLS vpliva na manjšo spremembo v zakasnitvi, saj se zakasnitev v modelu MPLS
poveča za pribliţno 2 ms, v modelu IP pa za pribliţno 4 ms. Večja sprememba zakasnitve v
modelu IP je posledica pošiljanja vsega prometa po isti (najkrajši) poti, saj se s tem kopičijo
paketi v streţni vrsti vozlišča 2 in vozlišča 3 (slika 35). V modelu MPLS se kopičijo paketi
samo v streţni vrsti vozlišča 2 (slika 36), kjer pride do zdruţevanja prometa iz generatorja 1
in generatorja 2.
S spremembo zakasnitve se spremeni tudi vrednost jittra na grafu b) na sliki 39. Vrednost
jittra je tako v modelu IP in modelu MPLS izredno majhna v primerjavi z zakasnitvijo obeh
modelov. Razmerje med vrednostjo jittra in vrednostjo zakasnitve za model IP je pribliţno
1:350, za model MPLS pa pribliţno 1:800. Jitter se v modelu IP poveča do največje vrednosti
0,25 ms, v modelu MPLS pa največ do vrednosti 0,125 ms. Ko vrednost jittra v modelu IP in
modelu MPLS doseţe največjo vrednost, se postopno zmanjšuje. Posledica postopnega
padanja jittra je iterativnost računanja jittra za vsak paket posebej. Veliko vlogo pri
postopnem zmanjševanju jittra ima deljenje z vrednostjo 16 v enačbi 2 (poglavje 8.6). Če
nismo uporabili deljenja z vrednostjo 16, smo dobili nagel padec vrednosti jittra.
Ker skupna intenzivnost iz generatorja 1 in generatorja 2 ni prevelika, se ne pojavi izguba
paketov za model IP in MPLS. Zaradi tega je v obeh modelih na grafu c) na sliki 39
prepustnost enaka in konstanta skozi čas simulacije.
9.2.2 Eksperiment 2
Pri eksperimentu 2 smo preverili, kako naključno generiranje prometa vpliva na promet z
deterministično porazdelitvijo v modelih IP in MPLS. Generator 1 je naključno generiral
pakete, katerih verjetnost porajanja je porazdeljena po Poissonovi verjetnosti porazdelitvi.
Generator 2 je generiral pakete z deterministično porazdelitvijo v enakih časovnih intervalih.
Za generiranje paketov na generatorju 2 se uporabi aplikacija CBR, na generatorju 1 pa
aplikacija Poisson. Pošiljanje omreţnega prometa iz obeh generatorjev je potekalo preko
transportnega protokola UDP. Generatorja sta generirala pakete velikosti 512B. Za
generator 1 in generator 2 so nastavljeni parametri prikazani v tabeli 6.
Za model IP je teoretična zgornja meja skupne intenzivnosti iz generatorja 1 in generatorja 2
pribliţno 245 paketov/s in se izračuna po enakem postopku kot v eksperimentu 1 (enačba 6).
Za model MPLS je teoretična zgornja meja pribliţno 490 paketov/s.
59
Generator 1 Generator 2
Velikost paketa 512B 512B
Generiranje paketov naključno deterministično
Aplikacija Poisson CBR
Transportni protokol UDP UDP
Tabela 6: Parametri za eksperiment 2
Za generatorje omreţnega prometa veljajo enake intenzivnosti kot pri eksperimentu 1, kjer
generator 1 pošilja pakete s fiksno intenzivnostjo 100 paketov/s, medtem ko za generator 2
določimo različne intenzivnosti pošiljanja paketov (10, 50, 100, 160…). Pri različnih
intenzivnostih generatorja 2 in fiksni intenzivnosti generatorja 1 smo izmerili povprečne
vrednosti zakasnitev (tabela 7) in jittra (tabela 8) v modelih IP in MPLS.
Generator 2 (paketi/s) IP (ms) MPLS (ms)
10 81,06 94,91
50 81,52 94,89
100 83,46 94,88
160 234,61 94,84
200 252,11 94,92
250 385,77 237,67
Tabela 7: Povprečna zakasnitev za eksperiment 2
Če primerjamo povprečne vrednosti zakasnitev modelov IP in MPLS v eksperimentu 1
(tabela 4) s povprečnimi vrednostmi zakasnitev iz tabele 7, ugotovimo, da se povprečne
vrednosti zakasnitev kljub naključnem generiranju prometa bistveno ne spreminjajo.
Enako kot v eksperimentu 1 smo na podlagi izmerjene povprečne zakasnitve v tabeli 7
določili intenzivnost za generator 2, s katero smo simulirali parametre kakovosti storitev za
modela IP in MPLS. Iz tabele 7 vidimo, da se enako kot pri eksperimentu 1 povprečna
zakasnitev v modelu IP in MPLS do intenzivnosti 160 paketov/s ne spreminja. Za povečanje
zakasnitve v modelu IP je vzrok enak kot pri eksperimentu 1, in sicer to, da skupna
intenzivnost iz generatorja 1 in generatorja 2 preseţe teoretično zgornjo mejo skupne
intenzivnosti. V modelu MPLS se zakasnitev poveča pri intenzivnosti 250 paketov/s, saj se
takrat pojavi točka zasičenja na generatorju.
60
Generator 2 (paketi/s) IP (ms) MPLS (ms)
10 0,79 0,61
50 1,23 0,57
100 1,85 0,49
160 2,11 0,47
200 1,54 0,44
250 1,35 0,13
Tabela 8: Povprečen jitter za eksperiment 2
Povprečne vrednosti jittra (tabela 8) so tudi pri generiranju naključnega omreţnega prometa
na generatorju 1 v modelu MPLS vedno manjše kot v modelu IP, ne glede na intenzivnost
pošiljanja. Če primerjamo vrednosti jittra iz tabele 5 eksperimenta 1 z vrednostmi jittra iz
tabele 8, ugotovimo, da so vrednosti jittra v tabeli 8 tako za model IP kot za model MPLS
vedno večje od vrednosti jittra v eksperimentu 1, kar je posledica naključno generiranega
prometa na generatorju 1. Zanimiv pojav, do katerega pride v modelu MPLS ob večanju
intenzivnosti, je postopno zmanjševanje povprečne vrednosti jittra. Vzrok tega je, da se pri
večanju intenzivnosti determinističnega prometa iz generatorja 2 pojavi v streţni vrsti na
vozlišču 2 (slika 36) več determinističnega prometa, zato naključno generiran promet iz
generatorja 1 nima velikega vpliva na promet iz generatorja 2. Sistem se obnaša
deterministično, deluje kot nekakšen "buffer", zato se zakasnitve spreminjajo manj, kar se
kaţe pri vrednosti jittra.
V nadaljevanju nas je zanimalo, kako generator 2 z intenzivnostjo 160 paketov/s in generator
1 z intenzivnostjo 100 paketov/s vplivata na simulacijo parametrov kakovosti storitev v
modelih IP in MPLS. To je prikazano v scenariju 1. V scenariju 2 smo opazovali simulacijo
parametrov kakovosti storitev, če spremenimo intenzivnost generatorja 1 na 50 paketov/s.
Scenarij 1
V scenariju 1 smo generirali omreţni promet s parametri iz tabele 6 in z naslednjimi
intenzivnostmi za generator 1 in generator 2:
– generator 1: 100paketov/s,
– generator 2: 160paketov/s.
Za scenarij 1 pri eksperimentu 2 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 40.
61
a)
b)
c)
Slika 40: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 1
eksperimenta 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
62
Iz grafa a) na sliki 40 vidimo, da se do časa dveh sekund zakasnitev paketov omreţnega
prometa iz generatorja 2 ne spreminja in je v modelu IP manjša kot v modelu MPLS. V času
dveh sekund se zakasnitev v modelu IP občutno poveča in preseţe zakasnitev iz modela
MPLS. Povečanje zakasnitve v modelu IP je posledica naključno generiranega prometa iz
generatorja 1. Kljub naključnem generiranju omreţnega prometa iz generatorja 1 se v modelu
MPLS ne pojavi opazen porast zakasnitve, temveč se pojavi variiranje zakasnitve v majhnih
mejah. Variiranje zakasnitve je v modelu IP bistveno večje, ker se ves omreţni promet iz
generatorja 1 in generatorja 2 pošilja po isti (najkrajši) poti.
Spremenljivost zakasnitve vpliva na vrednost jittra, ki ga prikazuje graf b) na sliki 40. V
modelih IP in MPLS se jitter pojavi, ko se iz generatorja 1 začne naključno generirati omreţni
promet. Skozi čas simulacije je jitter v modelu MPLS manjši kot v modelu IP, saj se omreţni
promet iz generatorja 2 pošilja ločeno po eksplicitni poti. Čeprav je vrednost jittra skozi čas
simulacije v modelu MPLS manjša kot v modelu IP, je nihanje v modelu MPLS še vedno
veliko in je primerljivo z nihanjem v modelu IP. Ugotovimo, da kljub vzpostavitvi eksplicitne
poti v modelu MPLS ne moremo popolnoma odpraviti velikega nihanja. Tako ima naključno
generiran promet velik vpliv na nihanje vrednosti jittra. Posledica nihanja v modelih IP in
MPLS je zdruţevanje prometa iz generatorja 1 in generatorja 2 na vozlišču 2 (sliki 35 in 36).
Iz grafa c) na sliki 40 je prepustnost v modelu MPLS skozi čas simulacije konstanta. V
modelu IP se prepustnost začne zmanjševati, ko delujeta oba generatorja prometa. Pri tem se
pojavi izguba paketov. Deleţ vseh izgubljenih paketov je pribliţno 4-odstoten.
Scenarij 2
V scenariju 2 smo generirali omreţni promet s parametri iz tabele 6 in z naslednjimi
intenzivnostmi za generator 1 in generator 2:
– generator 1: 50 paketov/s,
– generator 2: 160 paketov/s.
Za scenarij 1 pri eksperimentu 2 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 41.
63
a)
b)
c)
Slika 41: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 2
eksperimenta 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
64
Zakasnitev na grafu a) na sliki 41 je do časa dveh sekund v modelu IP manjša kot v modelu
MPLS. V času dveh sekund začne zakasnitev v obeh modelih variirati zaradi generiranja
naključnega omreţnega prometa na generatorju 1. Zakasnitev v modelu MPLS variira v
manjših mejah kot v modelu IP, ker se v streţni vrsti vozlišča 3 (slika 36) nahaja manj
paketov.
Variiranje zakasnitve vpliva tudi na vrednost jittra na grafu b) na sliki 41, kjer jitter v modelu
IP variira v večjih mejah kot v modelu MPLS. Skozi čas simulacije je vrednost jittra v modelu
MPLS kljub variiranju manjša od vrednosti jittra v modelu IP. Čeprav zmanjšamo
intenzivnost naključno generiranega omreţnega prometa na generatorju 1, je nihanje vrednosti
jittra v modelu IP in modelu MPLS še vedno zelo veliko.
Ker intenzivnost pošiljanja iz generatorja 1 in generatorja 2 ni prevelika, ne opazimo izgube
paketov za modela IP in MPLS. Zaradi tega je v obeh modelih na grafu c) na sliki 41
prepustnost enaka in konstanta skozi čas simulacije.
9.2.3 Eksperiment 3
Pri eksperimentu 3 se v modelih IP in MPLS omreţni promet na generatorju 1 generira z
aplikacijo FTP, na generatorju 2 pa z aplikacijo CBR. Z aplikacijo CBR se paketi z velikostjo
64B pošiljajo v konstantnih časovnih intervalih preko protokola UDP. Aplikacija FTP
generira 512B velike pakete, ki se pošiljajo preko protokola TCP.
Prenos paketov preko protokola TCP se začne po vzpostavitvi povezave s trismernim
rokovanjem (ang. three-way handshake). Sprejemnik za vsak prejeti paket pošlje potrditev v
obliki paketa ACK. Ko pošiljatelj prejme paket ACK, nadaljuje s pošiljanjem paketov.
Največje število paketov, ki jih pošiljatelj lahko naenkrat pošlje brez čakanja na potrditev
paketa ACK, je odvisno od velikosti širine okna, ki ga predhodno nastavimo.
V tabeli 9 so prikazani parametri za generator 1 in generator 2, ki ostajajo skozi eksperiment
nespremenjeni. Intenzivnost pošiljanja paketov za generator 1 smo nastavljali z velikostjo
okna. Generator 2 je pošiljal pakete s fiksno intenzivnostjo.
Generator 1 Generator 2
Velikost paketa 512B 64B
Generiranje paketov odvisno od potrditvene zahteve deterministično
Aplikacija FTP CBR
Transportni protokol TCP UDP
Tabela 9: Parametri za eksperiment 3
65
V eksperimentu 3 smo izvajali simulacijo parametrov kakovosti storitev za modela IP in
MPLS z dvema scenarijema. V scenariju 1 smo za generator 1 določili velikost okna na
vrednost 40 paketov, za velikost okna v scenariju 2 pa vrednost 80 paketov. V obeh scenarijih
se na generatorju 2 generira omreţni promet z intenzivnostjo 125 paketov/s.
Scenarij 1
V scenariju 1 smo generirali omreţni promet s parametri, prikazanimi v tabeli 9, z vrednostmi
za širino okna generatorja 1 in intenzivnostjo generatorja 2:
– generator 1 (širina okna): 40 paketov,
– generator 2: 125 paketov/s.
Za scenarij 1 pri eksperimentu 3 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 42.
66
a)
b)
c)
Slika 42: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 1
eksperimenta 3 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
67
Enako kot v eksperimentu 1 in eksperimentu 2 se do časa dveh sekund pošiljajo paketi v
modelu IP z manjšo zakasnitvijo kot paketi v modelu MPLS. To je prikazano na grafu a) na
sliki 42. V času dveh sekund se začnejo pošiljati paketi omreţnega prometa iz generatorja 1,
ki vplivajo na zakasnitev paketov iz generatorja 2. Zakasnitev se v modelu IP povečuje med
časom dveh in štirih sekund, kar je posledica enakomernega povečevanja števila zaporedno
poslanih paketov iz generatorja 1. Največje število zaporedno poslanih paketov, ki jih
generator 1 lahko naenkrat generira brez čakanja na potrditev paketa ACK, določa širina
okna. Ko generator 1 doseţe največje število zaporedno poslanih paketov, začne zakasnitev
paketov iz generatorja 2 v modelu IP variirati v majhnih mejah. V modelu IP se ne pojavi
točka zasičenja, zato je variiranje v majhnih mejah posledica enakomernega zadrţevanja
paketov v streţni vrsti vozlišča 3 (slika 35). V modelu MPLS je sprememba zakasnitve
manjša kot v modelu IP in se enakomerno spreminja skozi čas simulacije, ker omreţni promet
iz generatorja 1 ne vpliva na omreţni promet iz generatorja 2.
V modelu IP se vrednost jittra na grafu b) na sliki 42 najprej povečuje pribliţno do vrednosti
2,2 ms in se nato zniţa do pribliţne vrednosti 1,6 ms, kjer variira do konca izvajanja
simulacije. Vrednost jittra se zniţa zaradi spremembe medprihodnega časa paketov
(generator 2) v streţno vrsto vozlišča 2 (slika 35). V modelu MPLS jitter enakomerno variira
v majhnih mejah skozi celotni čas simulacije.
Ker intenzivnost pošiljanja iz generatorja 1 in generatorja 2 ni prevelika, ne opazimo izgube
paketov za modela IP in MPLS. Zaradi tega je v obeh modelih na grafu c) na sliki 42
prepustnost enaka in konstanta skozi čas simulacije.
Scenarij 2
V scenariju 2 smo generirali omreţni promet s parametri po tabeli 9 in z naslednjimi
vrednostmi za širino okna generatorja 1 in intenzivnostjo generatorja 2:
– generator 1 (širina okna): 80 paketov,
– generator 2: 125 paketov/s.
Za scenarij 2 pri eksperimentu 3 smo skozi čas simulacije opazovali parametre kakovosti
storitev, ki so prikazani na sliki 43.
68
a)
b)
c)
Slika 43: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas simulacije pri scenariju 2
eksperimenta 3 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost
69
Iz grafa a) na sliki 43 vidimo, da se do časa dveh sekund paketi v modelu IP pošiljajo z
manjšo zakasnitvijo kot paketi v modelu MPLS. V času dveh sekund se začnejo pošiljati
paketi omreţnega prometa iz generatorja 1, ki vplivajo na spremembo zakasnitve. Zaradi
pošiljanja paketov iz generatorja 1 začne zakasnitev paketov iz generatorja 2 v modelu IP
linearno rasti, kar je posledica enakomernega povečevanja števila zaporedno poslanih paketov
iz generatorja 1. Zakasnitev linearno raste od časa dveh do časa šestih sekund. V tem času se
pojavi kopičenje paketov v streţni vrsti vozlišča 3 (slika 35), ker se pošilja preveliko število
paketov. Paketi se kopičijo, dokler se streţna vrsta ne zapolni. Zaradi točke zasičenja se
začnejo paketi izgubljati. Pri izgubi paketa iz generatorja 1 le-ta preneha pošiljati pakete zato
se streţna vrsta na vozlišču 3 sprosti. Pošiljanje se začne ponovno, ko se iz generatorja 1
pošlje zaporedje paketov skupaj s paketi, ki niso bili potrjeni. Zakasnitev paketov iz
generatorja 2 zato preneha linearno rasti in pade na vrednost pred linearno rastjo. Tako
dobimo skozi čas simulacije v modelu IP zakasnitev paketov v obliki "ţage". To lahko vodi do
nezaţelenih oscilacij v zakasnitvah.
Z uporabo eksplicitne poti v modelu MPLS se zakasnitev paketov iz generatorja 2
enakomerno spreminja skozi čas simulacije. Paketi iz generatorja 1 ne vplivajo na pakete iz
generatorja 2, zato se ne pojavijo velika odstopanja v spremembi zakasnitve.
S spremembo zakasnitve se spremeni tudi vrednost jittra na grafu b) na sliki 43. V modelu IP
se skozi čas simulacije pojavijo skokovita naraščanja in padanja vrednosti jittra. V modelu
MPLS vrednosti jittra enakomerno variirajo, zato ni opaznih odstopanj.
Iz grafa c) na sliki 43 je prepustnost tako v modelu IP kot v modelu MPLS konstanta,saj se
paketi iz generatorja 2 ne izgubijo.
9.2.4 Eksperiment 4
Kot smo spoznali pri eksperimentu 1, se zaradi premajhne pasovne širine med generatorjem in
vozliščem 2 teoretično ne more pojaviti zasičenje v hrbteničnem omreţju modela MPLS
(slika 36). Pri eksperimentu 4 nas zanima, kako vpliva zasičenje v omreţju MPLS na prenos
paketov iz generatorja 2. Za potrebe eksperimenta 4 smo prilagodili model MPLS, in sicer
tako, da smo povečali pasovno širino med generatorjem in vozliščem 2 ter med vozličem 8 in
ciljem na 2 Mbit/s (slika 36). Parametri za generator 1 in generator 2, ki jih uporabljamo pri
izvajanju eksperimenta, so enaki kot v eksperimentu 1 (tabela 3). Generator 1 je pošiljal
pakete s hitrostjo 1,5 Mbit/s, generator 2 pa je enkrat pošiljal pakete s hitrostjo 0,8 Mbit/s,
drugič pa s hitrostjo 0,5 Mbit/s. Ne glede na hitrost pošiljanja paketov iz generatorja 2 se bo
zaradi previsoke hitrosti pošiljanja iz generatorja 1 in prenizke pasovne širine povezave med
vozliščema 3 in 4 (slika 36) vedno pojavila točka zasičenja na vozlišču 3 (slika 36). S točko
zasičenja se pojavi zapolnitev streţne vrste na vozlišču. Pri zapolnjeni streţni vrsti, ki je
omejena s strani dolţine streţne vrste, prihaja do izgube paketov.
70
Slika 44:Točka zasičenja na vozlišču 3 v omreţju MPLS
Če generator 1 generira pakete s hitrostjo 1,5 Mbit/s in generator 2 s hitrostjo 0,5 Mbit/s, se
pojavi točka zasičenja na vozlišču 3 samo za omreţni promet iz generatorja 1, ker je povezava
med vozliščem 3 in 4 ozko grlo omreţja MPLS. Točka zasičenja se pojavi, ko se streţna vrsta
na vozlišču 3 (slika 44) zapolni s paketi iz generatorja 1 (rdeča barva). Pri zapolnjeni streţni
vrsti so paketi iz generatorja 1 razporejeni v stolpec poleg vozlišča 3, kot na sliki 44. Velikost
stolpca predstavlja dolţino streţne vrste, ki je v našem primeru 50 paketov. Če paketi
prihajajo v zapolnjeno streţno vrsto, se izgubljajo, kar prikazujejo padajoči rdeči kvadratki na
sliki 44. Hitrost pošiljanja paketov iz generatorja 1 je prevelika, zato se paketi nabirajo v
streţni vrsti vozlišča 3, dokler se ne začnejo izgubljati. Slednje ne vpliva na pakete iz
generatorja 2, ki se prenašajo po povezavi z dovolj veliko pasovno širino. Paketi iz
generatorja 2 (zelena barva) se ne nahajajo v streţni vrsti vozlišča 3 (Slika 44), zato se tudi ne
izgubijo ob zapolnjeni streţni vrsti. Pri tem se pokaţe še ena prednost vzpostavitve eksplicitne
poti v omreţju MPLS, ker točka zasičenja na vozlišču 3 ne vpliva na prenos paketov iz
generatorja 2, ki se pošiljajo po eksplicitni poti. Parametri kakovosti storitev za omreţni
promet iz generatorja 2 se zato ne poslabšajo. V modelu MPLS je za omreţni promet iz
generatorja 2 zakasnitev na grafu a) na sliki 45 skozi čas simulacije konstanta, zato se na
grafu b) na sliki 45 ne pojavi jitter. Ker ne pride do izgube paketov, se prepustnost na grafu c)
na sliki 45 skozi čas simulacije ne spreminja. Tako bi bila eksplicitna pot v omreţju MPLS
primerna za pošiljanje omreţnega prometa aplikacij, ki delujejo v realnem času.
V modelu IP, kjer eksplicitna pot ni vzpostavljena, se pojavi izguba zaradi točke zasičenja na
vozlišču 3 tako za pakete iz generatorja 1 kot za tiste iz generatorja 2. Izguba paketov iz
generatorja 2 je pribliţno 13-odstotna. Za omreţni promet iz generatorja 2 se v modelu IP
poslabšajo tudi ostali parametri kakovosti storitev, ker se poveča zakasnitev (graf a) slika 45),
pojavi se jitter (graf b) slika 45) in zmanjša se prepustnost (graf c) slika 45). Zaradi delovanja
generatorja 1 začne prepustnost omreţnega prometa iz generatorja 2 linearno padati, ker se
streţna vrsta vozlišča 3 zasede z omreţnim prometom iz generatorja 1. Prepustnost preneha
rasti in začne naraščati, ko se nekaj paketov iz generatorja 1 v streţni vrsti sprosti in pridejo
na vrsto paketi iz generatorja 2.
71
a)
b)
c)
Slika 45: Prikaz parametrov kakovosti storitev omreţnega prometa generatorja 2 skozi čas simulacije pri hitrosti
pošiljanja 1,5 Mbit/s generatorja 1 in hitrosti pošiljanja 0,5 Mbit/s generatorja 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c)
prepustnost
72
Če generator 2 pošilja pakete s hitrostjo 0,8 Mbit/s, se poleg točke zasičenja na vozlišču 3, ki
je prikazana na sliki 46, pojavi tudi točka zasičenja na vozlišču 2. Kot smo ţe omenili, se
točka zasičenja na vozlišču 3 pojavi zaradi ozkega grla med vozliščem 3 in vozliščem 4. Na
vozlišču 2 dobimo točko zasičenja zaradi ozkega grla med vozliščem 2 in vozliščem 3 (slika
46), ker je prepustnost povezave 2 Mbit/s in skupna hitrost obeh generatorjev 2,3 Mbit/s.
Zaradi prevelike skupne hitrosti se začne polniti streţna vrsta na vozlišču 2 (slika 46) s paketi
iz generatorja 1 (rdeča barva) in paketi iz generatorja 2 (zelena barva). Ko se streţna vrsta z
velikostjo 50 paketov zapolni, so paketi iz obeh generatorjev razporejeni v stolpec poleg
vozlišča 2 na sliki 46. V streţni vrsti oziroma stolpcu vidimo več paketov iz generatorja 1
(rdeča barva), saj je hitrost pošiljanja večja kot pri generatorju 2. Pri zapolnjeni streţni vrsti se
začnejo izgubljati tako paketi iz generatorja 1 kot paketi iz generatorja 2. To prikazujejo
padajoči rdeči in zeleni kvadratki na sliki 46.
Slika 46: Točka zasičenja na vozlišču 2 in vozlišču 3 v omreţju MPLS
V omreţju MPLS se izguba paketov iz generatorja 2 pojavi zaradi točke zasičenja na
vozlišču 2 (slika 46). Izgubljenih paketov iz generatorja 2 je pribliţno 14 %, kar vpliva na
zmanjšanje prepustnosti, kot je vidno na grafu c) na sliki 47. Zaradi točke zasičenja se v
modelu MPLS poveča zakasnitev, kar prikazuje graf a) na sliki 47. Spremembi zakasnitve
sledi sprememba jittra na grafu b) na sliki 47, ki se zaradi različne razporeditve paketov v
streţni vrsti skozi čas simulacije spremeni. V primeru modela IP, kjer se ves omreţni promet
pošilja po isti poti, se enako kot na vozlišču 2 (slika 46) pojavi točka zasičenja tudi na
vozlišču 3. Na vozlišču 3 se poleg paketov iz generatorja 1 izgubljajo tudi paketi iz
generatorja 2. Izguba paketov iz generatorja 2 je pribliţno 40-odstotna, zato je prepustnost na
grafu c) na sliki 47 bistveno manjša kot pri modelu MPLS. Zaradi dveh točk zasičenja se v
modelu IP pojavita večja zakasnitev (graf a) na sliki 47) in večji jitter (graf b) na sliki 47) kot
v modelu MPLS.
73
a)
b)
c)
Slika 47: Prikaz parametrov kakovosti storitev omreţnega prometa generatorja 2 skozi čas simulacije pri hitrosti
pošiljanja 1,5 Mbit/s generatorja 1 in hitrosti pošiljanja 0,8 Mbit/s generatorja 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c)
prepustnost
74
10 Zaključek
V diplomski nalogi smo v sklopu različnih eksperimentov s simulacijo omreţja IP in omreţja
MPLS preverili vpliv protokola MPLS na delovanje omreţja IP. Simulacija in implementacija
simulacijskih modelov sta potekali s pomočjo odprtokodnega omreţnega simulatorja NS-2.
Omreţni simulator NS-2 se je pri analizi rezultatov izkazal za izredno kompleksno orodje, ker
ne omogoča samodejne izdelave statistike rezultatov. Rezultate smo dobili s pomočjo
programa v programskem jeziku AWK, s katerim smo iz mnoţice podatkov izluščili le tiste,
ki so nas zanimali. Program je moral delovati pravilno, saj bi bila sicer analiza rezultatov
napačna. Alternativno orodje, ki bi ga lahko uporabili za izvajanje simulacije, bi bil OPNET,
ker podpira mnoţico funkcionalnosti, ki v omreţnem simulatorju NS-2 niso na voljo. Ena
izmed teh je simulacija aplikacije VoIP.
S simulacijo omreţja IP in omreţja MPLS ugotovimo, da protokol MPLS ne vpliva na hitrost
prenosa paketov, kar je bilo v nasprotju z našimi pričakovanji. Pričakovali smo, da bomo z
obremenitvijo omreţja MPLS dobili hitrejši prenos paketov kot v omreţju IP. Hitrejši prenos
paketov je tako mogoč samo na realno postavljenem omreţju MPLS. Pri izvajanju
eksperimentov smo največ pozornosti namenili simulaciji prometnega inţeniringa, ki ga
omogoča protokol MPLS z vzpostavitvijo eksplicitne poti skozi omreţje MPLS. S simulacijo
prometnega inţeniringa smo v omreţju IP in v omreţju MPLS spremljali parametre kakovosti
storitev. Ugotovili smo, da se pri nizkih obremenitvah omreţja promet v omreţju IP pošilja z
manjšimi zakasnitvami kot promet v omreţju MPLS, zato uporaba eksplicitne poti v tem
primeru ni smiselna. Upravičenost vzpostavitve eksplicitne poti v omreţju MPLS se izkaţe
šele pri velikih obremenitvah omreţja. Pri velikih obremenitvah se lahko v omreţju IP pojavi
točka zasičenja, kar privede do izgube paketov in do zmanjšanja prepustnosti omreţnega
prometa. Temu sledi tudi povečanje zakasnitve in vrednosti jittra za omreţni promet.
Med simulacijami prometnega inţeniringa je prišlo do zanimivih pojavov, ki smo jih ustrezno
ovrednotili. Najbolj zanimiv pojav je krajšanje medprihodnega časa paketov v streţno vrsto,
ki je posledica izbire intenzivnosti pošiljanja omreţnega prometa. Pojav postopnega padanja
vrednosti jittra v grafih pripišemo iterativnosti računanja jittra. Zanimiv pojav dobimo pri
generiranju determinističnega prometa skupaj z naključnim generiranjem prometa. Z
večanjem intenzivnosti generiranja determinističnega prometa se zmanjšuje vpliv naključno
generiranega prometa, kar se odraţa na postopnem padanju povprečne vrednosti jittra. Pri
simulaciji omreţja MPLS, kjer omreţni promet potuje po dveh ločenih poteh, smo dobili
zanimiv pojav v primeru ozkega grla na eni izmed poti. Če se na eni izmed poti pojavi ozko
grlo in s tem točka zasičenja, to ne vpliva na omreţni promet, ki potuje po drugi poti.
Simulacijski modeli omreţja IP in omreţja MPLS niso predstavljali popolnega stanja realnega
omreţja, zato rezultati simulacij podajajo le dovolj dobre pribliţke rezultatov, ki bi jih dobili
na realnem omreţju. Po temeljiti analizi rezultatov, ki smo jih dobili pri številnih simulacijah,
lahko z gotovostjo trdimo, da smo dobili pričakovane rezultate in zadovoljive ocene za
parametre kakovosti storitev pri različnih obremenitvah omreţja IP in omreţja MPLS. Z
rezultati simulacij prometnega inţeniringa smo dokazali, da je vzpostavitev eksplicitne poti,
ki jo omogoča protokol MPLS, pomembna rešitev za optimizacijo omreţja IP. Uporaba
eksplicitne poti zagotovi večjo kakovost storitev za aplikacije, ki delujejo v realnem času.
Vsekakor pa se ni priporočljivo zanašati samo na simulacijske rezultate, zato je pomembno,
da simulacijske modele preizkusimo še s pomočjo meritev na realno postavljenem omreţju.
Tako bi bilo zanimivo primerjati rezultate, dobljene na realnem omreţju, z rezultati simulacij.
75
Dodatek A: Seznam slik
Slika 1: Primerjava plasti referenčnega modela OSI in TCP/IP [11] ......................................... 4 Slika 2: Komunikacija med dvema računalnikoma .................................................................... 6 Slika 3: Vsaka plast podatkovnemu okviru pripne še svoje zaglavje [11] ................................. 6 Slika 4: Glava paketa [11] .......................................................................................................... 8 Slika 5: Preprosto usmerjanje v omreţju IP ............................................................................... 9 Slika 6: Vzpostavitev povezave v omreţju MPLS [25] ........................................................... 11 Slika 7: MPLS v referenčnem modelu OSI .............................................................................. 12 Slika 8: Dodajanje glave MPLS ............................................................................................... 13 Slika 9: Glava MPLS ................................................................................................................ 13 Slika 10: Zgradba labele MPLS [1] .......................................................................................... 14
Slika 11: Primer ekvivalentnega razreda posredovanja [1] ...................................................... 15 Slika 12: Pot LSP [1] ................................................................................................................ 15 Slika 13: Osnovna razporeditev usmerjevalnikov [6] .............................................................. 16
Slika 14: Razširjanje signalizacijski sporočil [25] ................................................................... 17 Slika 15: Potek rezervacije resursov ......................................................................................... 18 Slika 16: Delovanje v omreţju MPLS ...................................................................................... 20 Slika 17: Promet v omreţju IP-"fish problem" [4] ................................................................... 22
Slika 18: Omreţje MPLS s prometnim inţeniringom [4]......................................................... 22 Slika 19: Splošen prikaz preslikave med poljem DSCP in poljem EXP [7] ............................. 25
Slika 20: Podroben prikaz preslikave med poljem DSCP in EXP ............................................ 25 Slika 21: Navidezno zasebno omreţje MPLS na tretji plast [18] ............................................. 26
Slika 22: Navidezno zasebno omreţje MPLS na drugi plast [18] ............................................ 27 Slika 23: Dualnost C++ in OTcl [10] ....................................................................................... 32
Slika 24: Vozlišče MPLS [12] .................................................................................................. 33 Slika 25: Celotni diagram obdelave paketa v vozlišču MPLS ................................................. 34 Slika 26: Izpis podatkov za vozlišče MPLS [12] ..................................................................... 36
Slika 27: Izpis tabel PFT, LIB in ERB ..................................................................................... 37 Slika 28: Zgradba vozlišča [17] ................................................................................................ 39
Slika 29: Zgradba povezave [17] .............................................................................................. 39 Slika 30: Primer povezave dveh vozlišč [17] ........................................................................... 40
Slika 31: Povezava med aplikacijo CBR in agentom protokola UDP ...................................... 40 Slika 32: Primer tekstovnega zapisa sledilne datoteke [17] ..................................................... 42
Slika 33: Primer orodja NAM .................................................................................................. 43 Slika 34: Model preprostega omreţja IP .................................................................................. 48 Slika 35: Model IP .................................................................................................................... 49 Slika 36: Model MPLS ............................................................................................................. 50 Slika 37: Generiranje omreţnega prometa za generator 1 in generator 2 ................................ 50
Slika 38: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 1 eksperimenta 1 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 54 Slika 39: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 2 eksperimenta 1 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 57 Slika 40: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 1 eksperimenta 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 61 Slika 41: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 2 eksperimenta 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 63 Slika 42: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 1 eksperimenta 3 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 66
76
Slika 43: Prikaz parametrov kakovosti storitev za omreţni promet iz generatorja 2 skozi čas
simulacije pri scenariju 2 eksperimenta 3 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ............. 68 Slika 44:Točka zasičenja na vozlišču 3 v omreţju MPLS ........................................................ 70 Slika 45: Prikaz parametrov kakovosti storitev omreţnega prometa generatorja 2 skozi čas
simulacije pri hitrosti pošiljanja 1,5 Mbit/s generatorja 1 in hitrosti pošiljanja 0,5 Mbit/s
generatorja 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ......................................................... 71 Slika 46: Točka zasičenja na vozlišču 2 in vozlišču 3 v omreţju MPLS ................................. 72 Slika 47: Prikaz parametrov kakovosti storitev omreţnega prometa generatorja 2 skozi čas
simulacije pri hitrosti pošiljanja 1,5 Mbit/s generatorja 1 in hitrosti pošiljanja 0,8 Mbit/s
generatorja 2 za a) zakasnitev, b) jitter in c) prepustnost ......................................................... 73
77
Dodatek B: Seznam tabel
Tabela 1: Primerjava omreţja IP in omreţja MPLS ................................................................. 28 Tabela 2: Kriteriji za izbiro tehnike vrednotenja [29] .............................................................. 29 Tabela 3: Parametri za eksperiment 1 ....................................................................................... 51 Tabela 4: Povprečna zakasnitev za eksperiment 1 .................................................................... 52 Tabela 5: Povprečen jitter za eksperiment 1 ............................................................................. 53 Tabela 6: Parametri za eksperiment 2 ....................................................................................... 59 Tabela 7: Povprečna zakasnitev za eksperiment 2 .................................................................... 59 Tabela 8: Povprečen jitter za eksperiment 2 ............................................................................. 60 Tabela 9: Parametri za eksperiment 3 ....................................................................................... 64
78
Literatura in viri
[1] A. Khodaskar, S. Ladhake, Multiprotocol Label Switching Protocol, Amravati,
Maharashtra, Indija, marec 2011.
[2] A. Kos, Paketna omreţja in kakovost storitev, Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v
Ljubljani, 2004.
[3] A. Kos, Prenos podatkov v realnem času in zagotavljanje kakovosti storitev v IP omreţjih,
Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani, 2001.
[4] A. Kos, Prometni inţeniring v omreţjih MPLS, Laboratorij za telekomunikacije, Fakulteta
za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani. Dostopno na: http://www.ltfe.org/wp-
content/pdf/prometni_inzeniring.pdf
[5] A. Kos, J. Bešter, Evolucija hrbteničnih IP-omreţij v smeri MPLS, Elektrotehniški
vestnik, Ljubljana, 2001. Dostopno na: ev.fe.uni-lj.si/4-2001/kos.pdf
[6] A. Kos, J. Bešter, MPLS v omreţjih ATM, Elektrotehniški vestnik, Ljubljana, 2001.
Dostopno na: www.ltfe.org/wp-content/pdf/mpls.pdf
[7] A. Kos, J. Sterle, MPLS, Laboratorij za telekomunikacije Fakultete za elektrotehniko,
Univerza v Ljubljani. Dostopno na: http://lt.fe.uni-lj.si/gradiva/NVTSS/Jagodic%20-
%202007-2008/14-mpls-akos.pdf
[8] A. Kos, R. Verlič, S. Tomaţič, Kakovost storitve v paketnih omreţjih, Fakulteta za
elektrotehniko, Univerza v Ljubljani, 2004. Dostopno na: ev.fe.uni-lj.si/3-2004/kos.pdf
[9] A. S. Tanenbaum, Computer Network, 4th edition, New Jersey: Upper Saddle Rover 2003.
[10] D. Savic, J. Bešter, Simulacije v paketnih omreţjih z NS2. Dostopno na: http://lt.fe.uni-
lj.si/gradiva/NMVTKO/nmvtko_ns2.pdf
[11] E.Strosar, Vohljati et(h)er(net) in preţiveti, Monitor, arhiv februar 2007. Dostopno na:
http://www.monitor.si/clanek/vohljati-et-h-er-net-in-preziveti/
[12] G. Ahn, W. Chun, Design and Implementation of MPLS Network Simulator Supporting
LDP in CR-LDP, 2000.
[13] H. Hodzic, S. Zoric, Traffic Engineering with Constraint Based Routing in MPLS
Networks, 50th International Symposium ELMAR-2008, Hrvaška, september 2008.
[14] H. Osterloh, IP Routing Primer Plus, Sams Publishing, 2002.
[15] IEC tutorial: MPLS. Dostopno na: http://www.iec.org/online/tutorials/mpls/
[16] I. Minei, J. Lucek, MPLS-Enabled Applications, Anglija: John Wiley and Sons, Ltd,
2005.
79
[17] J. Chung, M. Claypool, NS by Example, Worcester Polytechnic Institute (WPI).
Dostopno na: http://nile.wpi.edu/NS/
[18] J. Metzler, MPLS in Private Networks: Is it a good idea?, Juniper Networks. Dostopno
na: http://www.juniper.net/solutions/literature/white_papers/mpls_private.pdf
[19] L. D. Ghein, MPLS Fundamentals, Indianapolis, Cisco Press, 2007.
[20] M. Kukar, Storitev navideznih zasebnih LAN omreţij (VPLS), seminarska naloga pri
predmetu Porazdeljeni informacijski sistemi in celovitost podatkov, Fakulteta za
elektrotehniko, Univerza v Ljubljani, 2006. Dostopno na: http://www.lkn.fe.uni-
lj.si/Seminarji/m_kukar.pdf
[21] M. Porwal, A. Yadav, S. Charhate, Multimedia Traffic Analysis of MPLS and Non MPLS
Network, International Journal of Computer Science And Applications Vol. 1, No. 2, avgust
2008.
[22] M. Pustišek, M. Papič, Osnove internetnih sistemov, Elektrotehniški vestnik, Ljubljana,
2001.
[23] N. Zimic, M. Mraz, Temelji zmogljivosti računalniških sistemov, Ljubljana: Fakulteta za
računalništvo in informatiko, 2006, str. 35, str. 82.
[24] Omreţni sloj.
Dostopno na: http://www.s-sers.mb.edus.si/gradiva/w3/omrezja/36_osi3/osi3a/osi3.pdf
[25] P. Khatri, MPLS Tutorial, Julij, 2009.
Dostopno na: http://www.sanog.org/resources/sanog14/sanog14-paresh-mpls.pdf
[26] Protokol BGP. Dostopno na: http://en.wikipedia.org/wiki/Border_Gateway_Protocol
[27] Protokol OSPF. Dostopno na: http://en.wikipedia.org/wiki/Open_Shortest_Path_First
[28] R. G. Ingalls, Introduction to simulation, Winter Simulation Conference, 2002, pp. 7–16.
[29] R. Jain, The Art of Computer System Performance Analysis, New York: John Wiley &
Sons, Inc., 1991, pogl. 1-7.
[30] S. Klampfer, Simulacija računalniških omreţij, diplomska naloga, Fakulteta za
elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Univerza v Mariboru, 2006
[31] T. Issariyakul, E. Hossain, Introduction to Network Simulator NS2, Springer, 2009, pogl.
1-9, 13, dodatek A.
[32] U.Hacin, Navidezna zasebna omreţja na osnovi protokola MPLS, magistrsko delo,
Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani, 2010.
[33] V. Toncar, VoIP Basics: About Jitter.
Dostopno na: http://toncar.cz/Tutorials/VoIP/VoIP_Basics_Jitter.html
![UNIVERZA V LJUBLJANI - eprints.fri.uni-lj.sieprints.fri.uni-lj.si/1562/1/Gorički1.pdf · popularne tovrstne storitve spadajo [3]: navigacija GPS, vremenska napoved, prometne informacije,](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5e5727a37f6ea560ce12280e/univerza-v-ljubljani-ki1pdf-popularne-tovrstne-storitve-spadajo-3-navigacija.jpg)
